DE7439878U

DE7439878U - Befestigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE7439878U
Application number: DE19747439878
Authority: DE
Original assignee: Yamamoto Byora Co Ltd
Current assignee: Yamamoto Byora Co Ltd
Priority date: 1973-11-30
Filing date: 1974-11-30
Publication date: 1977-02-17
Also published as: GB1458089A; IT1018317B; JPS5082797U; JPS5228233Y2

Description

Es sind herkömmliche Schrauben oder Bolzen bekannt, deren Kopf oder deren Körper einen hexagonalen Querschnitt besitzen. Bei dieser Art von Schrauben oder Bolzen ist der sogenannte "Antriebswinkel" (driving angle) groß und kann beispielsweise 60° betragen. Der "Antriebswinkel" wird definiert durch eine radiale Linie, die einen kraftangreifenden Punkt durchläuft, mit einer
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Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde eine Befestigungsvorrichtung wie beispielsweise einen Schraubenschlüssel zu schaffen, mittels derer Befestigungselemente oder Schrauben angebracht und angezogen oder gelockert und entfernt werden können, wie sie beispielsweise in der Parallelanmeldung beansprucht werden.

Die Befestigungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung besteht aus einem Körper, der mit einer zylindrischen Passöffnung versehen ist und mehreren eingreifenden Rippen, die auf der peripheren Wand dieser Öffnung angeordnet sind, wobei jede dieser Rippen im Querschnitt einen Teilkreis darstellt, der sich vom Querschnittskreis der Passöffnung nach innen erstreckt und wobei das Zentrum dieses Teilkreises so ausge<Nicht lesbar>

Diese tangentialen Linien sind tangential zu dem Querschnittskreis der Passöffnung an zweiten Schnittpunkten angeordnet, an denen der Teilkreis der Rippe den Querschnittskreis der Passöffnung schneidet.

Wenn die Befestigungsvorrichtung nach der Erfindung dazu verwendet wird, eine Drehkraft beispielsweise auf den Schraubenkopf einer Schraube oder eines Befestigungselementes zu übertragen, der einen entsprechenden Querschnitt zu der Passöffnung der Befestigungsvorrichtung besitzt, dann wird eine solche Kraftkomponente, die die Befestigungsvorrichtung abgleiten lassen würde, nicht verursacht und es wird ein hervorragender Kontakt zwischen der Befestigungsvorrichtung und dem Kopf des Befestigungselementes erreicht. Dies bedeutet, dass die Drehkraft fast vollständig von der Befestigungsvorrichtung auf den Kopf des Befestigungselementes bzw. der Schraube übertragen wird. Außerdem kommt es zu keinen Beschädigungen und zu keinem Verschleiß beim Befestigungselement und bei der Befestigungsvorrichtung.

Wenn das Zentrum des Teilkreises radial außerhalb des ersten Schnittpunktes wie bei den herkömmlichen Befestigungsvorrichtungen angeordnet ist, dann zeigt der "Antriebswinkel" einen größeren Wert als
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bezüglich der Antriebsrichtung der Befestigungsvorrichtung und dadurch entstehen die oben aufgezeigten Nachteile.

Das Zentrum des Teilkreises der Rippe ist vorzugsweise angeordnet zwischen dem ersten Schnittpunkt und einer Sehne, die die zweiten Schnittpunkte verbindet. In den Fällen, bei denen das Zentrum des Teilkreises innerhalb der Sehne angeordnet ist in Bezug auf das Zentrum des Querschnittskreises der Passöffnung, wird die Basis der Rippe enger und kann dadurch abbrechen und außerdem wird die Anbringung der Befestigungsvorrichtung in Relation zu dem Befestigungselement schwieriger.

Normalerweise besitzt die Befestigungsvorrichtung vier bis acht Rippen und vorzugsweise sechs Rippen. Wenn die Befestigungsvorrichtung weniger als vier Rippen besitzt, dann ist es schwierig, die Befestigungsvorrichtung am Schraubenkopf richtig anzusetzen. Wenn mehr als acht Rippen verwendet werden, dann sind die einzelnen Rippen verhältnismäßig schmal und unterliegen einem schnelleren und leichteren Verschleiß und außerdem können während der Herstellung des Befestigungselementes Fehler bezüglich der Abmessungen und der Anordnungen der Rippen vorkommen.

Vorzugsweise sind die Rippen in gleichen Abständen voneinander angeordnet entlang der inneren peripheren Wand der Passöffnung und der Durchmesser des Teilkreises des Rippenquerschnittes wird durch folgende Gleichung definiert:

Darin ist n die Anzahl der Rippen, dtief1 der Durchmesser des Teilkreises des Rippenquerschnittes und Dtief1 der Durchmesser des größeren Kreises des Öffnungsquerschnittes. Wenn der Durchmesser des Teilkreises wie oben bestimmt wird, dann entstehen weder an der Befestigungsvorrichtung noch am Kopf des Befestigungselementes bzw. der Schraube irgendwelche Schäden. Die Gründe dafür werden im Folgenden beschrieben.

Normalerweise wird das Material, aus dem eine Schraube, ein Bolzen oder eine Mutter hergestellt wird, so standardisiert, dass eine Druckfestigkeit von in einem Bereich von 45 bis 180 kg/mmhoch2 liegt, während das Material aus dem die Befestigungsvorrichtung besteht, so standardisiert wird, dass es eine Zugfestigkeit von von 120 180 kg/mmhoch2 besitzt. Da die Scher- bzw. Schubfestigkeit dieser Materialarten und insbesondere von Stahl als proportional zu der Zugfestigkeit dieser Materialien angesehen werden kann, liegt das Verhältnis der Scher- bzw. Schubfestigkeit des Befestigungselementes zu der Befestigungsvorrichtung im Bereich von 1,5 : 1 bis 1 : 4. Da weiterhin die Scher- bzw. Schubfestigkeit des Befestigungselementes normalerweise nicht größer ist als die Scher- bzw. Schubfestigkeit der Befestigungsvorrichtung, liegt das Verhältnis im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 4. Daraus ergibt sich, dass sowohl die Rippe als auch die Nase bzw. der Vorsprung die gleiche Scher- bzw. Schubfestigkeit erhalten, wenn die Verhältnisbreite des kraftanwendenden Teiles (d.h. die Rippe des konkaven Abschnittes der Befestigungsvorrichtung) zu dem kraftübertragenden Teil (d.h. die Nase des Schraubenkopfes, die in die Aussparung zwischen zwei benachbarten Rippen eingreift) im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 4 liegt.

Die Breite der Rippe nähert sich dem Durchmesser dtief1 des halbkreisförmigen Querschnittes und die Breite der Aussparung, die zwischen zwei benachbarten Rippen gebildet wird, ist im Wesentlichen gleich zu der Breite der Nase bzw. des Vorsprunges des Schraubenkopfes. Daher ist

In obiger Gleichung ist ltief1 die Breite der Aussparung der Öffnung der

Befestigungsvorrichtung.

Auf der anderen Seite ist die Breite ltief1 der Aussparung der Befestigungsvorrichtung im Wesentlichen gleich zu der Länge von dem Bogenteil des größeren inneren peripheren Wandabschnittskreises, der die innere Peripherie dieser Aussparung bildet und kann durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:

Demgemäß wird die Gleichung (1) abgeleitet von den Gleichungen (2) und (3). Wenn die Anzahl der Rippen beispielsweise auf sechs festgesetzt wird, dann wird das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Rippenhalbkreises und dem Durchmesser des größeren inneren peripheren Abschnittkreises durch folgende Gleichung ausgedrückt:

0,1 Dtief1 kleiner gleich dtief1 kleiner gleich 0,25 Dtief1

Normalerweise werden Befestigungselemente und Befestigungsvorrichtungen in großem Ausmaße verwendet, die Zugfestigkeiten im Verhältnisbereich von 1 : 2 bis 1 : 3 besitzen. Unter Berücksichtigung der praktischen Verwendbarkeit und Wirtschaftlichkeit wird demgemäß der Durchmesser des halbkreisförmigen Querschnittes vorzugsweise durch folgende Gleichung definiert:

Die Passöffnung der Befestigungsvorrichtung
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In einem Winkel von 1° bis 10° bezüglich der zentralen Achse der Befestigungsvorrichtung und ist bezüglich der zentralen Achse weniger verjüngt als das entsprechende Befestigungselement. Der Querschnitt des unteren Endes der Öffnung der Befestigungsvorrichtung ist so ausgebildet, dass er einem Querschnitt etwas oberhalb des unteren Endes des Befestigungselementes entspricht. Diese Form der Befestigungsvorrichtung erlaubt ein leichtes Ablösen der Befestigungsvorrichtung von der Form der Herstellung sowie ein leichtes Eingreifen der Befestigungsvorrichtung am Befestigungselement. Wenn die Befestigungsvorrichtung am Befestigungselement angesetzt ist, dann greift diese immer eng am Befestigungselement an einem Punkt etwas oberhalb des unteren Endes des Befestigungselementes ein. Aus diesem Grund kann das Befestigungselement bzw. die Schraube nicht aus der Befestigungsvorrichtung herausfallen aufgrund ihres Gewichtes. Dies ist ein besonderer Vorteil, wenn Befestigungselemente an Stellen angebracht werden müssen, die durch die Hand schlecht erreichbar sind.

Die Befestigungsvorrichtung nach der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen im Einzelnen erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 2 und 3 sind perspektivische Ansichten einer Mutter bzw. einer Schraube, die mittels der in Fig. 1 gezeigten Befestigungsvorrichtung nach der Erfindung angebracht werden können.

Fig. 4
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Die in Fig. 1 dargestellte Befestigungsvorrichtung 10 nach der Erfindung besteht aus einem Körper 11 mit einer darin ausgebildeten Passöffnung 12 und einem Handgriff 13, der sich radial vom Körper erstreckt und in
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Art mit diesem ausgebildet ist. Die Passöffnung 12 hat einen Querschnitt eines größeren Kreises 27 (siehe Fig. 4) und an der inneren peripheren Wand der Passöffnung sind sechs Rippen 14 ausgebildet, die sich in gleichen Abständen voneinander und entlang dieser Wand befinden. Zwischen benachbarten Rippen befinden sich Aussparungen 15, die einen bogenförmigen Querschnitt besitzen. Die Rippe 14 hat über ihre Länge eine konstante Breite und erstreckt sich von der oberen Oberfläche des Körpers 11 zu der unteren Oberfläche entlang der Zentralachse des Körpers. Der Querschnitt der Rippen hat eine im Wesentlichen halbkreisförmige
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bildet sein.

In der Fig. 2 ist eine Mutter und in der Fig. 3 eine Schraube gezeigt, die mittels der Befestigungsvorrichtung 10 nach der Erfindung angebracht oder entfernt werden können. Verschiedene Ausführungsformen dieser Schrauben und Muttern werden in Parallelanmeldungen im Einzelnen beschrieben. Die Mutter 16 hat einen kreisförmigen Querschnitt und an der äußeren peripheren Wand sind Kerben 17 ausgebildet, deren Querschnitt eine halbkreisartige Form besitzt. Die Kerben 70 sind so ausgebildet, dass sie mit den Rippen 14 der Befestigungsvorrichtung übereinstimmen, während die Nasen bzw. Vorsprünge 18, die zwischen zwei benachbarten Kerben 17 ausgebildet sind, so geformt sind, dass sie mit den Aussparungen 15 der Befestigungsvorrichtung übereinstimmen. Im zentralen Teil der Mutter befindet sich eine Schraubenöffnung 19 koaxial mit der zentralen Achse der Schraube. Der Kopf 21 der Schraube 20 besitzt wie die Mutter 16 Kerben 22 und Nasen 23. Der Schraubenkopf 21 besitzt an seiner unteren Oberfläche eine flanschartige Scheibe 24, die einen größeren Durchmesser besitzt als der Schraubenkopf. Von dieser Scheibe aus erstreckt sich koaxial ein mit einem Schraubengewinde versehener Schaft 25.

In den Fig. 4 und 5 ist dargestellt, wie die entsprechenden Rippen 14 der Befestigungsvorrichtung in die Kerben 17 der Mutter 16 eingreifen, während die entsprechenden Aussparungen 15 der Befestigungsvorrichtungen in den Nasen 18 der Mutter 16 eingreifen. Der Gewindeschaft 25a ist in der Mutteröffnung 19 eingeschraubt. Wenn die Befestigungsvorrichtung in die durch den Pfeil A angegebene Richtung gedreht wird, dann muss die wirksame Übertragung der Drehkraft der Befestigungsvorrichtung von der Rippe 14 der Befestigungsvorrichtung auf die Nase 18 der Mutter, die für den "Antriebswinkel" erforderlich ist,
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Dieser "Antriebswinkel" wird definiert durch
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durch einen Punkt geht (das ist ein kraftangreifender Punkt, an dem die Befestigungsvorrichtung den Schraubenkopf anpresst, wenn die Schraube festgemacht oder gelockert wird, mit einer tangentialen Länge in der Kontur der Aussparung der Befestigungsvorrichtung an diesem kraftangreifenden Punkt. Wenn der "Antriebswinkel" positiv ist bezüglich der von der Befestigungsvorrichtung eingestellten Richtung, dann wird eine Kraftkomponente erzeugt, die dazu führt, dass nicht ausreichend Drehkraft auf den Schraubenkopf übertragen wird und weiterhin dazu führt, dass die Befestigungsvorrichtung von der äußeren Wand des Schraubenkopfes abgleitet. Aufgrund dieses Abgleitens wird die Möglichkeit erhöht, dass die Seitenecken der Nasen des Schraubenkopfes verschlissen oder beschädigt werden. Beträgt der "Antriebswinkel" andererseits 0° bezüglich der von der Befestigungsvorrichtung eingestellten Richtung, dann kann das oben erwähnte Abgleiten nicht stattfinden und dadurch wird eine äußerst wirksame Übertragung der Drehkraft bewirkt und man erhält einen guten Eingriff der Befestigungsvorrichtung an dem Schraubenkopf bzw. an der Mutter. Aufgrund dieser Tatsache war es Ziel der vorliegenden Erfindung, die Form der Rippen 14 der Befestigungsvorrichtung so auszugestalten, dass der "Antriebswinkel" bei 0° liegt unter Berücksichtigung der von der Befestigungsvorrichtung hervorgerufenen Richtung.

Die Fig. 6A und 6B zeigen in schematischer Weise das Verhältnis eines "Antriebswinkels" mit verschiedenen zentralen Positionen der Halbkreise in Rippenquerschnitten. Die Querschnittskonfiguration der Passöffnung 12 kann im Wesentlichen als die gleiche betrachtet werden, wie der der Mutter 16. Daher sind in den Fig. 6A und 6B die Kontur der Öffnung und die Kontur der Mutter durch die
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Aus der Fig. 6A ist zu ersehen, dass der zentrale Punkt 0tief1 des Querschnitts-Halbkreises 26 der Kerbe 17 der Mutter und demgemäß der Rippe 14 der Befestigungsvorrichtung auf dem Schnittpunkt der tangentialen Linien 28 und 28a angeordnet ist, die tangential zu dem großen Kreis 27 (das Zentrum ist mit 0 angezeigt) des Passöffnungsquerschnittes an den Schnittpunkten P und Ptief1 angeordnet sind, wobei der Halbkreis 26 den größeren Kreis 27 schneidet. In diesem Fall wird der Schnittpunkt P angesehen als der kraftangreifende Punkt F, wenn die Mutter in die durch den Pfeil A angegebene Richtung gedreht wird und die tangentiale Linie zu der Rippe 14 am Punkt P mit einer radialen Linie zusammen. Daher beträgt der "Antriebswinkel" 0° wie im Falle des obigen Beispiels.

Wenn der zentrale Punkt 0tief1 des Halbkreises 26 wie oben beschrieben angeordnet ist, dann zeigt der "Antriebswinkel" einen Wert von 0° bezüglich der von der Befestigungsvorrichtung verursachten Richtung. Aus diesem Grunde wird die Wirksamkeit der Übertragung der Drehkraft äußerst stark
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hindert.

Wenn sich der zentrale Punkt 0tief1 des Halbkreises 26 innerhalb der Kreis- bzw. Bogensehne 29 befindet und zwar bezüglich des zentralen Punktes 0 des größeren Kreises 27, dann liegt der "Antriebswinkel" bei 0° bezüglich der von der Befestigungsvorrichtung verursachten Richtung, jedoch liegen die Ecken, die zwischen dem Halbkreis 26 und dem größeren Kreis 27 definiert sind stark in der Nähe des kraftangreifenden Punktes, so dass es zu Beschädigungen der Befestigungsvorrichtung kommen kann.

Bei der vorliegenden Erfindung wird zusätzlich zu der genauen Einstellung des Zentrums des Rippenhalbkreises auch die Materialqualität des Befestigungselementes und der Befestigungsvorrichtung beachtet, damit Schäden sowohl am Befestigungselement als auch an der Befestigungsvorrichtung verhindert werden, selbst dann, wenn die Drehkraft vollständig von der Befestigungsvorrichtung auf das Befestigungselement übertragen wird.

Wenn die Scher- bzw. Schubkräfte der für die Herstellung der Befestigungselemente und Befestigungsvorrichtung verwendeten Materialien berücksichtigt werden, dann muss das Verhältnis der Breite der Rippe 14 der Befestigungsvorrichtung zu der Breite der Nase 18 der Mutter in einem Bereich von 1 : 1 bis 1 : 4 oder vorzugsweise in einem Bereich 1 : 2 zu 1 : 3 liegen, um die Schub- bzw. Scherwiderstände der Befestigungsvorrichtung und der Mutter in der Nähe der kraftangreifenden Punkte auszugleichen. Aus Fig. 4 ist zu entnehmen, dass das Verhältnis zwischen der Breite 1 der Nase 18 der Mutter und dem Durchmesser dtief1
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Auf der anderen Seite ist die Nasenbreite 1 im Wesentlichen gleich der Breite ltief1 der Aussparung 15 der Befestigungsvorrichtung und diese Breite ltief1 ist im Wesentlichen gleich der Bogenlänge der inneren Peripherie der Aussparung 15. Daher gilt folgende Gleichung:

Wenn die letztere Gleichung in der vorhergehenden Gleichung eingesetzt wird, dann erhält man die folgende Gleichung:

Da bei dieser Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung nach der Erfindung die Anzahl n der Rippen 14 gleich sechs ist, muss der Durchmesser dtief1 des Halbkreises 26 wie folgt definiert werden bezüglich des Durchmessers Dtief1 des größeren Kreises 27:

0,1 Dtief1 kleiner gleich dtief1 kleiner gleich 0,25 Dtief 1 oder vorzugsweise

0,12 Dtief1 kleiner gleich dtief1 kleiner gleich 0,17 Dtief1

Wenn die entsprechenden Durchmesser des Halbkreises und des größeren Kreises wie oben eingestellt werden, dann werden die entsprechenden

Scherfestigkeiten der Rippe 14 der
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Aus der Fig. 5 ist zu ersehen, dass die Rippe 14 der Befestigungsvorrichtung und die Aussparung 15 entsprechend in einem Winkel kleines Alpha und kleines Beta geneigt sind bezüglich der zentralen Achse o-o des Körpers 11 der Befestigungsvorrichtung. Die Winkel kleines Alpha und kleines Beta sind gleich und beschränkt auf den Bereich von 1° kleiner gleich kleines Alpha = kleines Beta kleiner 10°.

Auf der anderen Seite sind die Kerben 17 der Mutter und die Nase 18 der Mutter entsprechend mit Winkeln von kleines Gamma und kleines Theta geneigt bezüglich der zentralen Achse o-o und es besteht das folgende Verhältnis mit den Winkeln kleines Alpha und kleines Beta:

kleines Alpha = kleines Beta kleiner kleines Gamma = kleines Theta

Die maximale Entfernung Ctief1 zwischen dem Apex der Rippe 14, der Befestigungsvorrichtung und der zentralen Achse o-o wird wie folgt eingestellt bezüglich der maximalen Entfernung Ctief0 zwischen dem Boden der Kerbe 17 der Mutter und der zentralen Achse o-o:

Ctief1 = Ctief0

Wenn aus diesem Grund die Befestigungsvorrichtung fest in die Mutter eingreift, wird ein solches Eingreifen etwas oberhalb des unteren Endes der Mutter bewirkt, um zu verhindern, dass die Befestigungsvorrichtung leicht von der Mutter abgleiten kann oder abgenommen werden kann und um weiterhin ein relativ glattes Eingreifen der Befestigungsvorrichtung an der Mutter sicherzustellen.

Eine Befestigungsvorrichtung 110 wie in Fig. 7 dargestellt besitzt am zentralen Teil ihres oberen Abschnittes eine Vertiefung 30, die einen rechtwinkeligen Querschnitt besitzt. In diese Vertiefung ist beispielsweise abnehmbar ein Schaft 31 eingesetzt, der den gleichen Querschnitt besitzt (siehe Fig. 8). Dieser Schaft kann bei Hand oder durch einen anderen
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Claims

1. Befestigungsvorrichtung bestehend aus einem Körper mit einer Passöffnung, die an ihrer inneren Peripherie mit mehreren Rippen ausgestattet ist, die sich entlang der zentralen Achse der Passöffnung erstrecken, und mit mehreren Aussparungen, die sich zwischen benachbarten Rippen befinden, wobei die Rippen und Aussparungen der Passöffnung mit den entsprechenden Rillen und Nasen bzw. Vorsprüngen des Befestigungselementes zusammengreifen, wenn die Befestigungsvorrichtung an einem Befestigungselement angepasst bzw. eingesetzt wird, das einen ähnlichen Querschnitt hat wie die Passöffnung, dadurch gekennzeichnet, dass

die Passöffnung (12, 112) einen ersten Kreis (27) an seinem Querschnitt bildet,

jede der Rippen (14, 114) an ihrem Querschnitt einen Teilkreis (26) bildet, der innerhalb des ersten Kreises gebogen ist, und

das Zentrum (Otief1) des Teilkreises auf einer entsprechenden radialen Linie angeordnet ist, der sich vom Zentrum (0) des ersten Kreises erstreckt und innerhalb eines Bereiches der radialen Linie, die zwischen dem letzteren Zentrum und einem ersten Schnittpunkt definiert wird, an den sich zwei tangentiale Linien (28, 28a) schneiden, wobei die tangentialen Linien tangential angeordnet sind zu dem ersten Kreis an den zweiten Schnittpunkten (P, Ptief1), an denen der erste Kreis den Teilkreis schneidet.

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3. Befestigungsvorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (14) der Passöffnung (12) in gleichen Abständen um die Passöffnung angeordnet sind und der Durchmesser des Rippenteilkreises durch folgende Gleichung definiert ist: worin Dtief1 den Durchmesser des ersten Kreises, dtief1 den Durchmesser des Teilkreises und n die Anzahl der Rippen darstellen.

4. Befestigungsvorrichtung nach Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (14, 114) und die Aussparungen (15, 115) der Passöffnung (12, 112) entsprechend zu der zentralen Achse (o-o) der Passöffnung geneigt sind mit Winkeln, die durch die folgenden Gleichungen definiert sind:

1° kleiner gleich kleines Alpha = kleines Beta kleiner 10° kleines Alpha = kleines Beta kleiner kleines Gamma = kleines Theta

worin kleines Alpha den Neigungswinkel der Rippe der Befestigungsvorrichtung darstellt, kleines Beta den Neigungswinkel der Aussparung der Befestigungsvorrichtung, kleines Gamma den Neigungswinkel der Kerbe (17) des Befestigungselementes (10) und kleines Theta den Neigungswinkel der Nase (18) des Befestigungselementes.