DE102017218306A1

DE102017218306A1 - System zum Verbinden einer Radfelge mit einem Nabenflansch eines Kraftfahrzeugs sowie Verfahren zum Herstellen eines solchen Systems

Info

Publication number: DE102017218306A1
Application number: DE102017218306.3A
Authority: DE
Inventors: Raphael Koch; Lars Bognar
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-10-13
Filing date: 2017-10-13
Publication date: 2019-04-18
Anticipated expiration: 2037-10-14
Also published as: DE102017218306B4; US10816023B2; US20190113065A1; CN109664675A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (1, 10, 11, 23) zum Verbinden einer Radfelge mit einem Nabenflansch eines Kraftfahrzeugs, aufweisend wenigstens ein metallisches Verbindungselement (2, 12, 22), insbesondere eine Radmutter oder eine Radschraube, und wenigstens ein formschlüssig mit dem Verbindungselement (2, 12, 22) verbindbares, metallisches Werkzeugelement (3, 13) zum Anziehen bzw. Lösen des Verbindungselements (2, 12, 22). Um eine verbesserten Schutz gegen Diebstahl von Radfelgen und Reigen zu schaffen, sind das Verbindungselement (2, 12, 22) und das Werkzeugelement (3, 13) jeweils unter Verwendung eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Verbinden einer Radfelge mit einem Nabenflansch eines Kraftfahrzeugs, aufweisend wenigstens ein metallisches Verbindungselement, insbesondere eine Radmutter oder eine Radschraube, und wenigstens ein formschlüssig mit dem Verbindungselement verbindbares, metallisches Werkzeugelement zum Anziehen bzw. Lösen des Verbindungselements. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Systems zum Verbinden einer Radfelge mit einem Nabenflansch eines Kraftfahrzeugs, wobei das System wenigstens ein metallisches Verbindungselement, insbesondere eine Radmutter oder eine Radschraube, und wenigstens ein formschlüssig mit dem Verbindungselement verbindbares, metallisches Werkzeugelement zum Anziehen bzw. Lösen des Verbindungselements aufweist.
Um einen Diebstahl von hochwertigen Radfelgen und Reifen von Kraftfahrzeugen zu verhindern, ist es bekannt, eine Radfelge mittels eines sogenannten Felgenschlosses an einem Radflansch eines Kraftfahrzeugs zu fixieren. Ein solches Felgenschloss weist eine Radmutter oder eine Radschraube auf, an deren Kopf eine spezielle Mitnehmerkontur ausgebildet ist, mit der ein herkömmliches Werkzeug, das beispielsweise eine sechskantförmige Mitnehmerkontur aufweist, nicht formschlüssig verbunden werden kann. Stattdessen sind spezielle Werkzeuge erforderlich, um das Felgenschloss lösen bzw. anziehen zu können.
Üblicherweise ist eine Vielzahl von Autos mit Radmuttern oder Radschrauben versehen, deren Mitnehmerkonturen identisch ausgebildet sind, da bei einer größeren Vielfalt bzw. Individualisierung von Mitnehmerkonturen an Radmuttern bzw. Radschrauben einerseits die Fertigung der Radmuttern bzw. Radschrauben und andererseits die Fertigung einer erforderlichen Vielzahl von Werkzeuggeometrien zu kostenintensiv wäre. Daher ist es früher kaum möglich gewesen, hochwertige Radfelgen und Reifen gegen Diebstahl zu sichern.
Die US 9 004 836 B2 betrifft Sicherheitsverbindungselement zur Verwendung mit einem entsprechenden Schlüssel, das einen Kanal in einem Kopf des Sicherheitsverbindungselements zur Aufnahme des Schlüssels aufweist, wobei der Boden des Kanals derart profiliert ist, dass die Tiefe des Kanals entlang der Länge des Kanals variiert. Zudem weist der Kanal eine unregelmäßig und geschlossene Querschnittsfläche auf.
Die WO 2016/202943 A1 betrifft ein Befestigungselement, wie beispielsweise einen Bolzen oder eine Mutter, zum Befestigen eines Rads an einem Fahrzeug. Das Befestigungselement weist einen Körper auf, der einen Kappenaufnahmeabschnitt, einen Gewindeabschnitt und eine Mittelachse aufweist. Des Weiteren weist das Befestigungselement eine Kappe auf, die so angeordnet ist, dass sie von dem Kappenaufnahmeabschnitt aufgenommen wird und den Kappenaufnahmeabschnitt abdeckt. Der Kappenaufnahmeabschnitt weist eine Ausnehmung oder einen Vorsprung auf, gegen die bzw. den die Kappe verformt ist oder verformt werden kann, so dass die Kappe einen gegenseitig abgestimmten Vorsprung oder eine gegenseitig abgestimmte Ausnehmung ausbildet, wobei die Ausnehmung oder der Vorsprung des Kappenaufnahmeabschnitts eine Längserstreckung aufweist, die im Wesentlichen parallel zur Mittelachse verläuft.
Die US 2013/0304136 A1 betrifft eine Schraube zum Befestigen einer Überstruktur an einem Knochenimplantat. Die Schraube erstreckt sich entlang einer Längsachse und weist einen Kopf und ein Gewinde auf. Der Kopf weist eine Lagerfläche auf, die so konfiguriert ist, dass sie mit einer Auflagefläche der Überstruktur zusammenwirkt, um die Überstruktur in Position zu halten. Das Gewinde ist so konfiguriert, dass es in eine Gewindebohrung eingreift, um die Auflageflächen der Überstruktur und der Schraube zu verspannen. Zwischen der Auflagefläche und dem Gewinde weist die Schraube einen Sicherheitsabschnitt auf. Der Sicherheitsabschnitt weist eine Antriebsform und einen zerbrechlichen Abschnitt an der Verbindung zwischen dem Sicherheitsabschnitt und dem Kopf der Schraube auf, so dass die Antriebsform an dem Gewinde befestigt bleibt, wenn der zerbrechliche Abschnitt zerbricht.
Die WO 98/45131 A1 betrifft Fahrzeugradsicherungsmittel zum Befestigen eines Rades an einem Fahrzeug. Das Sicherungsmittel weist eine Sicherungsmutter und einen Schlüssel auf. Die Sicherungsmutter weist eine Gewindebohrung auf, die so angepasst ist, dass sie mit einem Radzapfen einer Fahrzeugachse in Eingriff kommt und außerdem eine Oberfläche aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie mit dem Rad in Eingriff kommt, um das Rad an der Achse zu befestigen. Die Sicherungsmutter ist an einem Ende zylindrisch ausgebildet, an dem die Gewindebohrung angeordnet ist, das andere Ende der Sicherungsmutter weist eine Außenfläche auf, die eine Vielzahl von Rillen aufweist, die radial um die Längsachse der Sicherungsmutter angeordnet sind. Der Schlüssel ist ebenfalls zylindrisch ausgebildet und weist eine Hülse auf, an deren Innenfläche Arretierungen angeordnet sind, die in die Nuten der Sicherungsmutter eingreifen können. Erst wenn die Arretierungen mit den Nuten fluchten, kann der Schlüssel in die Sicherungsmutter eingreifen, und durch Wahl der Winkelpositionierung der Nuten und deren Länge wird eine einzigartige Kombination eines Schlüssels benötigt, um diesen Eingriff zu ermöglichen. Sobald der Schlüssel in die Sicherungsmutter eingreift, kann ein normaler Radmutternschlüssel verwendet werden, um die Sicherungsmutter zu drehen und somit das Rad zu sichern oder zu lösen.
Die US 9 429 181 B2 betrifft eine Fahrzeugradschlossanordnung mit einem Hauptkörper und einer ersten Hülse. Der Hauptkörper hat ein Radeingriffsende, einen Schlüsselabschnitt, einen ersten Stützabschnitt und ein Schlüsselaufnahmeende. Der Schlüsselabschnitt weist eine Vielzahl von Oberflächenkonturen auf, die ein erstes Schlüsselmuster definieren, das so konfiguriert ist, dass es mit einem Werkzeug für eine Torsionsbewegung des Hauptkörpers koppelt. Die erste Hülse hat ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende. Das offene Ende ist an dem ersten Stützabschnitt des Hauptkörpers so angebracht, dass das geschlossene Ende der ersten Hülse das Schlüsselaufnahmeende abdeckt, mit dem Schlüsselabschnitt relativ zu der ersten Hülse freigelegt. Die erste Hülse wird durch den ersten Stützabschnitt zur Drehung um die Mittelachse des Hauptkörpers gehalten und ist relativ zu einer axialen Richtung des Hauptkörpers nicht beweglich gehalten.
Die US 6 736 579 B2 betrifft eine Schraubeinrichtung für die Diebstahlsicherung von Fahrzeugrädern. Die Schraubeinrichtung weist eine Schraube, eine Hülse und ein Verriegelungselement auf. Die Schraube weist einen Kopf und einen mit einem Gewinde versehenen Teil, der in ein Gewinde einer Radnabe eingeschraubt werden kann, auf. Das Verriegelungselement weist eine endlose, leicht wellenförmig oder gekrümmt verlaufende Verriegelungsnut in seinem ersten Ende und einen Kupplungsabschnitt in seinem zweiten Ende auf, um in drehsteifer Weise mit dem Kopf verbunden zu werden. Die Hülse ist so ausgebildet, dass sie nach dem Verbinden zwischen der Schraube und dem Verriegelungselement gehalten wird. Die Hülse umschließt das erste Ende des Verriegelungselements mit engem Sitz und besteht aus einem ersten Material mit einer hohen Widerstandsfähigkeit gegen Rissbildung, während das erste Ende des Verriegelungselements aus einem zweiten Material besteht, wobei das erste Material weicher als das zweite Material ist, so dass die Hülse unter der Einwirkung einer mechanischen Beschädigung leichter verformt werden kann als das erste Ende. Die Hülse ist so dimensioniert, dass sie sich nach dem Verbinden relativ zum Verriegelungselement und zur Schraube im Wesentlichen frei drehbar ist.
Die US 2017/0057282 A1 betrifft ein Fahrzeugrad-Diebstahlsicherungssystem mit einer Vielzahl von Verriegelungsaktuatoren. Jeder Verriegelungsaktuator ist so konfiguriert, dass er sich zwischen einem verriegelten Zustand und einem entriegelten Zustand bewegt. Jeder Verriegelungsaktuator weist einen Körperabschnitt, der sich entlang einer Achse der Raddrehung erstreckt, und wenigstens ein Verriegelungselement auf, das so konfiguriert ist, dass es in einen Abschnitt des Rades in einer Richtung senkrecht zur Achse der Raddrehung eingreift, wenn er sich in dem verriegelten Zustand befindet.
Die unter dem Link http://autoanything.com/wheels-rims/mcgard-lug-bolt-wheel-locks abrufbare Veröffentlichung „McGard Lug Bolt Wheel Locks“ offenbart ein Felgenschloss mit Radmuttern, die eine spezielle Mitnehmerkontur aufweisen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserten Schutz gegen Diebstahl von Radfelgen und Reigen zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, bei dem das Verbindungselement und das Werkzeugelement jeweils unter Verwendung eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt sind.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
Erfindungsgemäß ist sowohl das Verbindungselement als auch das damit drehmomentübertragend verbindbare Werkzeugelement jeweils unter Verwendung eines additiven Fertigungsverfahrens, insbesondere 3D-Druckverfahrens, hergestellt. Dies hat den Vorteil, dass Verbindungselemente und dazu passende Werkzeugelemente einfach und kostengünstig mit einer sehr großen Vielfalt an Mitnehmerkonturen hergestellt werden können. Zudem können auch sehr komplexe Mitnehmerkonturen an Verbindungselementen und Werkzeugelementen sehr einfach und kostengünstig hergestellt werden, die nicht mittels herkömmlicher Herstellungsverfahren, wie beispielsweise Fräsen, Schmieden und dergleichen, hergestellt werden können. Des Weiteren ist es möglich, dass ein Kunde eine bestimmte individuell gestaltete Mitnehmerkontur, beispielsweise Anfangsbuchstaben oder dergleichen, vorgibt, die dann von dem Fahrzeughersteller unter Verwendung eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt werden kann.
Die Erfindung ermöglicht somit eine sehr große Vielfalt von Mitnehmerkonturen an Verbindungselementen und Werkzeugelementen, ohne dass hierbei unverhältnismäßig hohe Herstellungskosten anfallen. Zudem wird durch die realisierbare hohe Vielfalt bzw. Individualität der Mitnehmerkonturen ein verbesserter Schutz gegen Diebstahl von Radfelgen und Reigen geschaffen, da das Lösen der Verbindungselemente ausschließlich mit individuell an die Mitnehmerkonturen der Verbindungselemente angepassten Werkzeugen möglich ist, die Dritten nicht zur Verfügung stehen.
Das Verbindungselement kann als Radmutter, die auf einen an dem Nabenflansch angeordneten Gewindebolzen aufschraubbar ist, oder als Radschraube, die in eine Gewindebohrung an dem Nabenflansch einschraubbar ist, ausgebildet sein. Das Verbindungselement ist aus einem metallischen Werkstoff hergestellt, der während des additiven Fertigungsverfahrens zur Ausbildung des jeweiligen Verbindungselements eingesetzt ist. Das Verbindungselement kann einen Kopf aufweisen, an dessen Montagefläche wenigstens eine Werkzeugaufnahme angeordnet ist, die eine Mitnehmerkontur aufweist und in die wenigstens ein Abschnitt des Werkzeugelements eingreifen kann, um das Verbindungselement mittels des Werkzeugelements anzuziehen oder zu lösen. Insbesondere kann der Abschnitt des Werkzeugelements formschlüssig in die Werkzeugaufnahme eingreifen.
Das Werkzeugelement kann einen integrierten Abschnitt eines Werkzeugs bilden oder als mit einem Werkzeug verbindbarer Aufsatz ausgebildet sein, über den das Werkzeug mittelbar mit dem Verbindungselement verbunden werden kann. Das Werkzeugelement ist aus einem metallischen Werkstoff hergestellt, der während des additiven Fertigungsverfahrens zur Ausbildung des jeweiligen Werkzeugelements eingesetzt ist. Das Werkzeugelement kann eine Montagefläche aufweisen, an der wenigstens ein Vorsprung angeordnet ist, der eine Mitnehmerkontur aufweist und in die Werkzeugaufnahme an dem Verbindungselement einfügbar ist, um das Verbindungselement mittels des Werkzeugelements anzuziehen oder zu lösen. Die Mitnehmerkontur an dem Werkzeugelement kann komplementär zu der Mitnehmerkontur an dem Verbindungselement ausgebildet sein, so dass die Mitnehmerkonturen formschlüssig miteinander verbunden werden können. Die Mitnehmerkonturen können derart ausgebildet und aufeinander abgestimmt sein, dass der Vorsprung an dem Werkzeugelement nur bei Vorliegen einer bestimmten Relativstellung zwischen dem Werkzeugelement und dem Verbindungselement funktionsgemäß in die Werkzeugaufnahme an dem Verbindungselement eingefügt werden kann.
Mit der Erfindung wird folglich ein System zum Verbinden einer Radfelge mit einem Nabenflansch eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, mit dem eine sehr hohe Sicherheit gegen Diebstahl von Radfelgen und Reifen geschaffen werden kann und das gleichzeitig unter relativ geringen Herstellungskosten gefertigt werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an einem Kopf des Verbindungselements wenigstens eine Werkzeugaufnahme ausgebildet, an der wenigstens eine Hinterschneidung ausgebildet ist. Durch die Ausbildung der Hinterschneidung an der Werkzeugaufnahme wird verhindert, dass ein Unberechtigter unter Verwendung einer Formmasse, insbesondere Wachs, einen Abdruck von der Geometrie der Werkzeugaufnahme machen kann, um auf Basis des Abdrucks ein Werkzeug zum Lösen des Verbindungselements herzustellen. Durch das Vorhandensein der Hinterschneidung an der Werkzeugaufnahme würde die Formmasse nämlich bei ihrem Herausziehen aus der Werkzeugaufnahme zerstört werden. Folglich wird die Diebstahlsicherheit des Systems durch die Anordnung der Hinterschneidung in der Werkzeugaufnahme weiter erhöht. An der Werkzeugaufnahme können auch zwei oder mehrere Hinterschneidungen ausgebildet sein. Die Werkzeugaufnahme kann beispielsweise als muldenförmige Vertiefung, als zusammenhängender Kanal oder dergleichen ausgebildet sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass an dem Kopf wenigstens eine Positionierungsmarkierung zum Positionieren des Werkzeugelements relativ zu dem Verbindungselement angeordnet ist. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die Mitnehmerkonturen an dem Verbindungselement und dem Werkzeugelement derart ausgebildet und aufeinander abgestimmt sind, dass die Mitnehmerkonturen nur bei Vorliegen einer bestimmten Relativstellung zwischen dem Verbindungselement und dem Werkzeugelement formschlüssig miteinander verbunden werden können, insbesondere wenn die Formgebung der Werkzeugaufnahme an dem Verbindungselement von außen nicht erkennbar angeordnet ist. Die Positioniermarkierung kann als, beispielsweise punktförmige, polygonale oder pfeilförmige, Erhebung, oder als entsprechend ausgebildete Vertiefung ausgebildet sein. Vorzugsweise ist auch an dem Werkzeugelement eine entsprechende Positionierungsmarkierung angeordnet, die auf bestimmte Art und Weise relativ zu der Positionierungsmarkierung an dem Verbindungselement auszurichten ist, um das Werkzeugelement formschlüssig mit dem Verbindungselement verbinden zu können.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Werkzeugaufnahme ringförmig ausgebildet und weist einen Grund auf, an dem wenigstens eine Vertiefung ausgebildet ist, die sich entlang eines Teils des Grunds erstreckt, wobei an dem Werkzeugelement wenigstens ein ringförmiges Formelement ausgebildet ist, das komplementär zu der Werkzeugaufnahme ausgebildet ist. Durch die ringförmige Ausbildung der Werkzeugaufnahme kann in diese kein herkömmliches Werkzeug, wie beispielsweise ein Schraubendreher oder eine Zange, eingefügt werden. Zudem bildet die ringförmige Werkzeugaufnahme einen ringförmig verlaufenden, also in sich geschlossenen Kanal aus, dessen Breite im Vergleich zu seiner Tiefe bis zum Grund relativ klein sein kann, so dass die Geometrie der Werkzeugaufnahme, insbesondere des Grunds und der daran angeordneten Vertiefung, nicht oder lediglich schlecht von außen optisch erfasst werden kann, was ein Kopieren dieser Geometrie stark erschwert. An dem Grund können auch zwei oder mehrere gleichmäßig oder ungleichmäßig umfangsversetzt zueinander angeordnete Vertiefungen angeordnet sein. Da das ringförmige Formelement des Werkzeugelements komplementär zur Werkzeugaufnahme ausgebildet ist, kann das Formelement formschlüssig in die Werkzeugaufnahme eingefügt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Werkzeugaufnahme als asymmetrisch geformte Vertiefung ausgebildet, wobei an dem Werkzeugelement wenigstens ein asymmetrisch geformtes Formelement ausgebildet ist, das komplementär zu der Werkzeugaufnahme ausgebildet ist. Die Werkzeugaufnahme kann beispielsweise durch einen geschlossenen Kanal gebildet sein, der einen Umriss eines Orts, einer Insel oder dergleichen oder einen Verlauf einer Rennstrecke oder dergleichen wiedergibt. Die Werkzeugaufnahme kann alternativ auch in Form von einem oder mehreren Buchstaben ausgebildet sein. Da das asymmetrisch geformte Formelement des Werkzeugelements komplementär zur Werkzeugaufnahme ausgebildet ist, kann das Formelement formschlüssig in die Werkzeugaufnahme eingefügt werden.
Die obige Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst, nach dem das Verbindungselement und das Werkzeugelement jeweils unter Verwendung eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt werden.
Mit dem Verfahren sind die oben mit Bezug auf das System genannten Vorteile entsprechend verbunden. Insbesondere kann das System gemäß einer der oben genannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander unter Verwendung des Verfahrens hergestellt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Verbindungselement mit einem Kopf hergestellt, an dem wenigstens eine Werkzeugaufnahme ausgebildet ist, an der wenigstens eine Hinterschneidung ausgebildet ist. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Systems genannten Vorteile entsprechend verbunden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Verbindungselement mit dem Kopf hergestellt wird, an dem wenigstens eine Positionierungsmarkierung zum Positionieren des Werkzeugelements relativ zu dem Verbindungselement angeordnet ist. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Systems genannten Vorteile entsprechend verbunden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Verbindungselement mit einer ringförmigen Werkzeugaufnahme hergestellt, die einen Grund aufweist, an dem wenigstens eine Vertiefung ausgebildet ist, die sich entlang eines Teils des Grunds erstreckt, wobei das Werkzeugelement mit wenigstens einem ringförmigen Formelement hergestellt wird, das komplementär zu der Werkzeugaufnahme ausgebildet ist. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Systems genannten Vorteile entsprechend verbunden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Verbindungselement mit einer Werkzeugaufnahme in Form einer asymmetrisch geformten Vertiefung hergestellt, wobei das Werkzeugelement mit wenigstens einem asymmetrisch geformten Formelement hergestellt wird, das komplementär zu der Werkzeugaufnahme ausgebildet ist. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Systems genannten Vorteile entsprechend verbunden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System,
2 eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System,
3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System,
4 eine weitere schematische Darstellung des in 3 gezeigten Systems, und
5 eine schematische und perspektivische Darstellung eines Verbindungselements eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System.

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System 1 zum Verbinden einer nicht gezeigten Radfelge mit einem nicht gezeigten Nabenflansch eines nicht gezeigten Kraftfahrzeugs.
Das System 1 weist ein metallisches Verbindungselement 2 in Form einer Radmutter auf, das in einem Teillängsschnitt gezeigt ist. Des Weiteren weist das System 1 ein formschlüssig mit dem Verbindungselement 2 verbindbares, metallisches Werkzeugelement 3 zum Anziehen bzw. Lösen des Verbindungselements 2 auf. Das Verbindungselement 2 und das Werkzeugelement 3 sind jeweils unter Verwendung eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt.
An einem Kopf 4 des Verbindungselements 2 ist eine Werkzeugaufnahme 5 ausgebildet. Die Werkzeugaufnahme 5 ist ringförmig ausgebildet und weist einen Grund 6 auf, an dem mehrere Vertiefungen 7 ausgebildet ist, die sich entlang eines Teils des Grunds 6 erstrecken und gleichmäßig umfangsversetzt zueinander angeordnet sind. Der oberhalb des Grunds 6 angeordnete Abschnitt der Werkzeugaufnahme 5 ist als umlaufender, in sich geschlossener Kanal ausgebildet, dessen Breite in Richtung des Grunds 6 zunimmt. Hierdurch wird an der Werkzeugaufnahme 5 eine umlaufende Hinterschneidung ausgebildet. An dem Kopf 4 kann eine nicht gezeigte Positionierungsmarkierung zum Positionieren des Werkzeugelements 3 relativ zu dem Verbindungselement 2 angeordnet sein. Auch an dem Werkzeugelement 2 kann eine nicht gezeigte Positionierungsmarkierung zum Positionieren des Werkzeugelements 3 relativ zu dem Verbindungselement 2 angeordnet sein, die auf bestimmte Art und Weise relativ zu der Positionierungsmarkierung an dem Verbindungselement 2 auszurichten ist.
An dem Werkzeugelement 3 ist ein ringförmiges Formelement 8 ausgebildet, das komplementär zu der Werkzeugaufnahme 5 ausgebildet ist. Insbesondere sind an dem Formelement 8 mehrere axiale Kopplungsvorsprünge 9 gleichmäßig umfangsversetzt zueinander angeordnet, deren Anzahl, Formgebung und Positionierung der Anzahl, Formgebung und Positionierung der Vertiefungen 7 an dem Grund 6 der Werkzeugaufnahme 5 des Verbindungselements 2 entspricht, so dass die Kopplungsvorsprünge 9 formschlüssig in die Vertiefungen 7 eingreifen können. Hierdurch können Drehmomente von dem Werkzeugelement 3 auf das Verbindungselement 2 übertragen werden.
2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System 10 zum Verbinden einer nicht gezeigten Radfelge mit einem nicht gezeigten Nabenflansch eines nicht gezeigten Kraftfahrzeugs.
Das System 10 entspricht im Wesentlichen dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel und unterscheidet sich hiervon durch die Anzahl von Kopplungsvorsprüngen 9 an dem ringförmigen Formelement 8 des Werkzeugelements 3 bzw. von Vertiefungen 7 an dem Grund 6 der ringförmigen Werkzeugaufnahme 5 des Verbindungselements 2. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Übrigen auf die obige Beschreibung zu den 1 und 2 verwiesen.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System 11 zum Verbinden einer nicht gezeigten Radfelge mit einem nicht gezeigten Nabenflansch eines nicht gezeigten Kraftfahrzeugs.
Das System 11 weist ein metallisches Verbindungselement 12 in Form einer Radmutter und ein formschlüssig mit dem Verbindungselement 12 verbindbares, metallisches Werkzeugelement 13 zum Anziehen bzw. Lösen des Verbindungselements 12 auf. Das Verbindungselement 12 und das Werkzeugelement 13 sind jeweils unter Verwendung eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt.
An einem Kopf 14 des Verbindungselements 12 ist eine Werkzeugaufnahme 15 ausgebildet. Die Werkzeugaufnahme 15 ist ringförmig ausgebildet und weist einen in 4 gezeigten Grund auf, an dem drei in 4 gezeigte Vertiefungen ausgebildet sind, die sich jeweils entlang eines Teils des Grunds erstrecken und ungleichmäßig umfangsversetzt zueinander angeordnet sind. Der oberhalb des Grunds angeordnete Abschnitt der Werkzeugaufnahme 15 ist als umlaufender, geschlossener Kanal ausgebildet, dessen Breite in Richtung des Grunds zunehmen kann, um hierdurch an der Werkzeugaufnahme 15 eine umlaufende Hinterschneidung auszubilden. An dem Kopf 14 kann eine nicht gezeigte Positionierungsmarkierung zum Positionieren des Werkzeugelements 13 relativ zu dem Verbindungselement 12 angeordnet sein. Auch an dem Werkzeugelement 12 kann eine nicht gezeigte Positionierungsmarkierung zum Positionieren des Werkzeugelements 13 relativ zu dem Verbindungselement 12 angeordnet sein, die auf bestimmte Art und Weise relativ zu der Positionierungsmarkierung an dem Verbindungselement 12 auszurichten ist. An dem Kopf 14 sind zwei Buchstaben 16 ausgebildet, wodurch das Verbindungselement 12 zusätzlich individualisiert wird.
An dem Werkzeugelement 13 ist ein ringförmiges Formelement 17 ausgebildet, das komplementär zu der Werkzeugaufnahme 15 ausgebildet ist. Insbesondere sind an dem Formelement 17 drei axiale Kopplungsvorsprünge 18 ungleichmäßig umfangsversetzt zueinander angeordnet, deren Anzahl, Formgebung und Positionierung der Anzahl, Formgebung und Positionierung der in 4 gezeigten Vertiefungen an dem Grund der Werkzeugaufnahme 15 des Verbindungselements 12 entspricht, so dass die Kopplungsvorsprünge 18 formschlüssig in die Vertiefungen eingreifen können. Hierdurch können Drehmomente von dem Werkzeugelement 13 auf das Verbindungselement 12 übertragen werden. An das Formelement 17 schließt sich in der dargestellten Ausführungsform ein Betätigungsabschnitt 19 an, an dem ein nicht gezeigtes Werkzeug angreifen kann, um das Werkzeugelement 13 zu betätigen. Selbstverständlich ist es möglich, das Werkzeugelement 13 unter Verzicht auf einen Betätigungsabschnitt 19 auszuführen. Das Werkzeugelement 13 wäre dann zum Beispiel mit einem Werkzeug, also z.B. einem Schlagschrauber mit vier- oder sechskant Aufnahme oder dergleichen betätigbar.
4 zeigt eine weitere schematische Darstellung des in 3 gezeigten Systems 11. Es sind insbesondere die an dem Grund 20 der Werkzeugaufnahme 15 ausgebildeten Vertiefungen 21 zu sehen.
5 zeigt eine schematische und perspektivische Darstellung eines Verbindungselements 22 eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System 23 zum Verbinden einer nicht gezeigten Radfelge mit einem nicht gezeigten Nabenflansch eines nicht gezeigten Kraftfahrzeugs.
Das Verbindungselement 22 unterscheidet sich insbesondere dadurch von dem in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel, dass die Werkzeugaufnahme 24 als asymmetrisch geformte Vertiefung ausgebildet ist, also als ein geschlossener Kanal. An dem nicht gezeigten Werkzeugelement des Systems 23 ist ein asymmetrisch geformtes Formelement ausgebildet, das komplementär zu der Werkzeugaufnahme 24 ausgebildet ist. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Übrigen auf die obige Beschreibung zu den 3 und 4 verwiesen.
Bezugszeichenliste

1: System
2: Verbindungselement
3: Werkzeugelement
4: Kopf von 2
5: Werkzeugaufnahme
6: Grund von 5
7: Vertiefung an 6
8: Formelement
9: Kopplungsvorsprung
10: System
11: System
12: Verbindungselement
13: Werkzeugelement
14: Kopf von 12
15: Werkzeugaufnahme
16: Buchstabe
17: Formelement
18: Kopplungsvorsprung
19: Betätigungsabschnitt
20: Grund von 15
21: Vertiefung an 20
22: Verbindungselement
23: System
24: Werkzeugaufnahme

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9004836 B2 [0004]
WO 2016/202943 A1 [0005]
US 2013/0304136 A1 [0006]
WO 9845131 A1 [0007]
US 9429181 B2 [0008]
US 6736579 B2 [0009]
US 2017/0057282 A1 [0010]

Claims

System (1, 10, 11, 23) zum Verbinden einer Radfelge mit einem Nabenflansch eines Kraftfahrzeugs, aufweisend wenigstens ein metallisches Verbindungselement (2, 12, 22), insbesondere eine Radmutter oder eine Radschraube, und wenigstens ein formschlüssig mit dem Verbindungselement (2, 12, 22) verbindbares, metallisches Werkzeugelement (3, 13) zum Anziehen bzw. Lösen des Verbindungselements (2, 12, 22), dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (2, 12, 22) und das Werkzeugelement (3, 13) jeweils unter Verwendung eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt sind.
System (1, 10, 11, 23) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Kopf (4, 14) des Verbindungselements (2, 12, 22) wenigstens eine Werkzeugaufnahme (5, 15, 24) ausgebildet ist, an der wenigstens eine Hinterschneidung ausgebildet ist.
System (1, 10, 11, 23) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kopf (4, 14) wenigstens eine Positionierungsmarkierung zum Positionieren des Werkzeugelements (3, 13) relativ zu dem Verbindungselement (2, 12, 22) angeordnet ist.
System (1, 10, 11) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahme (5, 15) ringförmig ausgebildet ist und einen Grund (6, 20) aufweist, an dem wenigstens eine Vertiefung (7, 21) ausgebildet ist, die sich entlang eines Teils des Grunds (6, 20) erstreckt, und an dem Werkzeugelement (3, 13) wenigstens ein ringförmiges Formelement (8, 17) ausgebildet ist, das komplementär zu der Werkzeugaufnahme (5, 15) ausgebildet ist.
System (23) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahme (24) als asymmetrisch geformte Vertiefung ausgebildet ist und an dem Werkzeugelement wenigstens ein asymmetrisch geformtes Formelement ausgebildet ist, das komplementär zu der Werkzeugaufnahme (24) ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Systems (1, 10, 11, 23) insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Verbinden einer Radfelge mit einem Nabenflansch eines Kraftfahrzeugs, wobei das System (1, 10, 11, 23) wenigstens ein metallisches Verbindungselement (2, 12, 22), insbesondere eine Radmutter oder eine Radschraube, und wenigstens ein formschlüssig mit dem Verbindungselement (2, 12, 22) verbindbares, metallisches Werkzeugelement (3, 13) zum Anziehen bzw. Lösen des Verbindungselements (2, 12, 22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (2, 12, 22) und das Werkzeugelement (3, 13) jeweils unter Verwendung eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (2, 12, 22) mit einem Kopf (4, 14) hergestellt wird, an dem wenigstens eine Werkzeugaufnahme (5, 15, 24) ausgebildet ist, an der wenigstens eine Hinterschneidung ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (2, 12, 22) mit dem Kopf (4, 14) hergestellt wird, an dem wenigstens eine Positionierungsmarkierung zum Positionieren des Werkzeugelements (3, 13) relativ zu dem Verbindungselement (2, 12, 22) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (2, 12) mit einer ringförmigen Werkzeugaufnahme (5, 15) hergestellt wird, die einen Grund (6, 20) aufweist, an dem wenigstens eine Vertiefung (7, 21) ausgebildet ist, die sich entlang eines Teils des Grunds (6, 20) erstreckt, und das Werkzeugelement (3, 13) mit wenigstens einem ringförmigen Formelement (8, 17) hergestellt wird, das komplementär zu der Werkzeugaufnahme (5, 15) ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (22) mit einer Werkzeugaufnahme (24) in Form einer asymmetrisch geformten Vertiefung hergestellt wird und das Werkzeugelement mit wenigstens einem asymmetrisch geformten Formelement hergestellt wird, das komplementär zu der Werkzeugaufnahme (24) ausgebildet ist.