AT501420A1

AT501420A1 - Schraubenkopf

Info

Publication number: AT501420A1
Application number: AT19132004A
Authority: AT
Original assignee: Cvetkovic Mirko
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2006-08-15
Also published as: AT501420B1

Description

P42804
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schraubenkopf mit einer vom Bund äbragenden Aufiiahme für einen Schraubendreher.
Im Gegensatz zu Schraubköpfen, deren Aufiiahme in Form einer Vertiefung bzw. eines Schlitzes ausgebildet ist, z.B. Schlitz-, Kreuzschlitz- oder Zylinderkopfschrauben mit Innensechskant, Innenvierkant u.dgl., ragt bei diesen Schrauben die Kopfform hervor und kann als männlicher Teil von einem Schraubendreher mit weiblichem Aufsatz verdreht werden. Zu dieser Schraubengattung zählen Aussensechskant-, Aussenvierkantschrauben und Schrauben mit einem Vielzahnprofil.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Schraubköpfe mit Aussenformen, wie Aussensechskant, Aussenvierkant, etc., sind jedoch mit Nachteilen behaftet.

Insbesondere bei Übertragung hoher Drehmomente kommt es vielfach dazu, dass die Ecken des Schraubenkopfes abgequetscht werden und die Aufiiahme mit der Zeit ihre eckige Kontur verliert und unbrauchbar wird. Dies geschieht auch bei Schrauben, die immer wieder verwendet werden. In besonderen Anwendungsgebieten, zum Beispiel bei Geräte- oder Autoherstellern, besteht darüber hinaus zunehmend das Erfordernis, Schrauben mit von den Standardformen abweichende Schraubenköpfe einzusetzen, um das unbefugte Öffnen, Reparieren bzw. Entfernen von (Ersatz-)Teilen für Laien zu erschweren.
Einen Schraubenkopf anderer Gattung, also bei der die Aufhahme als Vertiefung bzw. Schlitz vorliegt, offenbart die AT 398 231 B. Dieser Schraubenkopf weist drei von der Mitte ausgehende Halbschlitze auf.

Es hat sich gezeigt, dass mit derartigen Schrauben wesentlich höhere Drehmomente übertragen werden können als mit einem durchgehenden Schlitz als Aufhahme versehene Schrauben. Die Tiefe der drei Halbschlitze nimmt nach aussen hin ab. Zur besseren Drehmomentübertragung sind die Halbschlitze in ihrem endseitigen Bereich breiter als in ihrer Mitte. Dadurch ergibt sich ein Bereich mit annähernd radial verlaufenden Seitenflächen der Halbschlitze. Es hat sich jedoch gezeigt, dass derartige Schraubenköpfe nicht immer zuverlässig sind. Zum einen liegt dies daran, dass aufgrund des Herstellungsprozesses - für das Herstellen von Kopfschrauben wird entweder das Kaltfliesspressverfahren oder das Warmpressverfahren bzw. Schmieden angewendet - unver meidlich Veränderungen in der inneren Struktur des Metalls auftreten, die sich insbesondere bei dünnen Wandstärken bemerkbar machen.

Insbesondere beim Warmpressverfahren kommt es zu Rekristallisationsprozessen, Verwerfungen, Stauchungen, Umschichtungen, etc. Dies fuhrt beim Einsatz derartiger Schrauben oft zu unerwünschten Verformungen, Rissbildungen und im s ilimmsten Falle zum Auseinanderbrechen des Schraubkopfes. Bei Schlitzschrauben bzw. Innenprofilschrauben (z.B. Innensechskant, -vierkant) ist der betroffene Teil meistens die Wand zwischen dem Boden des Innenprofils bzw. Schlitzes und der Unterseite des Schraubkopfes, also der dem Schaft und dem zu befestigenden Werkstück zugewandten Seite. Beim Einpressen in eine entsprechende Form unterliegt der zukünftige Wandbereich nämlich besonders starken Veränderungen, die selbst durch nachträgliche Wärmebehandlung und Oberflächenvergütung nicht kompensiert bzw. geheilt werden können.

Gerade dieser Wandbereich spielt jedoch bei der Kraftübertragung eine besonders wichtige Rolle, da er die Verbindung zwischen Aufnahme und Schraubenschaft darstellt.
Ein zweiter wesentlicher Nachteil derartiger Schraubenköpfe ergibt sich aus der Tatsache, dass die Schlitze in einem Abstand vom Kopfrand enden und dadurch die Abmessungen des Innenprofils - in Fall der AT 398 231 B der dreiteilige Schlitz - in Bezug auf den Schraubenkopfdurchmesser begrenzt sind. Würden die Schlitze den Aussenrand des Schraubenkopfes durchbrechen, wäre mit scharfen Kanten zu rechnen. Der dazugehörige männliche Schraubendreher müsste, um zumindest einigermassen effizient angreifen zu können, seitlich aus den Schlitzen hervorragen.

Durch die Ausbildung von Kanten entstehen an diesen jedoch wie bei einem einfachen Schlitz Druckpunkte, die zu einer Verformung und früher oder später zu einer Zerstörung des Schraubkopfes führen. Durch den erforderlichen Abstand vom Rand sind die radialen Abmessungen der Schlitze und damit automatisch auch die Abmessungen normal dazu begrenzt.

Ein für diesen Schraubenkopf geeigneter Schraubendreher mit komplementärer Form, wäre aufgrund seiner erforderlichen Dünnwandigkeit bei hohem Drehmomentübertrag leicht zu verbiegen.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu überwinden, und einen Schraubenkopf anzubieten, der mit den zur Zeit gängigen Herstellungsverfahren, hauptsächlich Warm- und Kaltpressverfahren, zuverlässig und ohne dabei auftretende Materialprobleme in hohen Stückzahlen hergestellt werden kann und der sich für die Aufhahme bzw. Übertragung hoher Drehmomente besonders gut eignet.

Die oben angerissenen Probleme betreffen in gleicher Weise auch die zu den jeweiligen Schrauben gehörigen Muttern.
Erfindungsgemäss werden diese Ziele mit einem Schraubenkopf der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, dass am Schraubenkopf drei von der Mitte ausgehende Stege vorgesehen sind, wobei der Winkel zwischen zwei Stegen vorzugsweise jeweils 120[deg.] beträgt.
Durch einen derartigen Schraubenkopf mit drei sich in der Mitte vereinenden Stegen wird eine wesentlich bessere Drehmomentübertragung als bei bekannten Aussenformen erreicht. Der Grund dafür liegt abgesehen von der Form darin, dass die beim Herstellungsverfahren besonders starken Veränderungen unterliegenden Bereiche nicht hauptverantwortlich für eine gute Kraftübertragung sind.

Sowohl die Aufiiahme als auch sein Verbindungsbereich zum Schaft unterliegen verhältnismässig kleinen Veränderungen, während die Randbereiche des Bundes mehr beansprucht werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Stege in ihrem endseitigen Bereich schmäler sind als in ihrer Mitte. Durch die spezielle Form entsteht eine robuste, gegenüber grossen Momentübertragungen beständige Aufhahme für einen Schraubendreher. Dadurch wird ein Abdrehen der Aufnahme verhindert.
Bei erfindungsgemässen Muttern werden oben genannte Ziele mit derselben Kopfform erreicht wie bei den erfindungsgemässen Scbraubköpfen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigt Fig. 1 eine Schraube mit einem erfindungsgemässen Schraubenkopf, Fig. 2 eine erfindungsgemässe Mutter, und
Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5 und Fig. 6 jeweils eine Ausfuhrungsform einer erfindungsgemässen Aufiiahme.
Der erfindungsgemässe Schraubenkopf 1 weist einen Bund 6 und drei auf diesem angeordnete von der Mitte bzw. der Achse des Schraubenkopfes ausgehende Stege 2, 3, 4 auf. Diese radial verlaufenden Stege 2, 3, 4 sind gleichmässig entlang des Umfanges des Schraubenkopfes 1 verteilt, wodurch sich ein Winkel von 120[deg.] zwischen zwei Stegen ergibt. In 0 0 0 0 0 9 4
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4der Mitte sind die Stege vereint. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist ein Bund 6 vorgesehen, der über das Ende der Stege hinausragen kann. Die Oberseite des Bundes 6 dient der Auflage des Schraubendrehers und seine Unterseite als Auflagefläche an das zu verschraubende Werkstück.

So können die äussersten Ränder der Stege mit dem Schraubenschaft und/oder dem Aussendurchmesser des Gewindes fluchten. Die Stege 2, 3, 4 sind an ihren Enden abgerundet. Durch das runde Ende muss der Schraubendreher immer in einem gewissen Bereich anliegen, wodurch die Druckbelastung der Seitenflächen der Stege im Vergleich zu einzelnen Druckpunkten, wie sie z.B. bei Aussensechskantschrauben entstehen, entscheidend vermindert wird.
In bevorzugter Ausfiihrungsform, gezeigt in Fig. 3, sind die Stege in ihrer Mitte (Breite b) breiter als in ihrem endseitigen Bereich (Breite a).
Die Stege können verschiedene Formen annehmen, wie aus den Beispielen der Fig. 3, 4,5 und 6 hervorgehen. So können die Enden der Stege eine spitze, eckige oder abgerundete Form aufweisen.

Durch eine Vielfalt von Formen mit entsprechend speziell dafür ausgebildeten Schraubendrehern wird erreicht, dass es Laien unmöglich wird derartige Schrauben zu lösen, wodurch unbefugtes Werken am befestigten Gegenstand unterbunden werden kann.
Durch das Merkmal (Fig. 6), dass die Stege aussen breiter (Breite a) sind als innen (Breite b), entstehen Bereiche 5, wo die Aussenflächen der Stege 2, 3, 4 zumindest annähernd radial verlaufen. Diese radialen Bereich ermöglichen einen optimalen Kraftübertrag. Gemäss Fig. 6 verbreitern sich die Stege wieder im Bereich der Mitte des Schraubenkopfes (Breite c) im Vergleich zur Breite im Mittelbereich (Breite b).

Denkbar wäre auch, dass die Stege nicht in der Mitte miteinander verbunden sind, also einzeln vom Bund 6 äbragen.
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemässe Mutter mit einem Bund 6 und einem darauf angeordneten Kopf, der dieselbe Form wie der in Fig. 1 gezeigte Schraubenkopf besitzt. Die Mutter kann eine durchgehende Gewindebohrung aufweisen oder an einer Seite geschlossen, z.B. als Hutmutter, ausgestaltet sein. Bei durchgehenden Gewindelöchern ist es vorteilhaft, wenn der mittlere Bereich, in dem die Stege aufeinandertreffen, verbreitert ist, um das Gewindeloch im mittleren Bereich, also dort wo alle drei Stege aufeinander treffen, vollstän dig unterbringen zu können (Fig. 2). Denkbar ist auch, dass das Gewinde nur im Bund 6 ausgebildet ist, und die drei Stege in der Mitte nicht miteinander verbunden sind, sondern einzeln aus dem Bund abragen.

Dieselben Profile wie sie in den Fig. 3 bis 6 gezeigt sind können selbstverständlich auch auf eine Schraubenmutter angewandt werden.
Der erfindungsgemässe Schraubenkopf eignet sich für alle Arten von Schrauben, beispielsweise auch Holzschrauben, Kunststoffschrauben, Blechschrauben, metrische- und Zollschrauben. Im Gegensatz zu Sechskant- oder Vierkantschrauben können erfindungsgemässe Schrauben auch, sofern sie gelockert sind, leicht mit der Hand herausgedreht werden. Dies wird durch die erhöhte Angriffsfläche für die Finger ermöglicht. Der Bund dient zum Abstützen des Schraubendrehers und zur Vergrösserung der Auflagefläche am Werkstück.

Claims

P42804 Patentansprüche:

1. Schraubenkopf mit einer vom Bund abragenden Aufhahme für einen Schraubendreher, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme drei im wesentlichen radial verlaufende Stege (2, 3, 4) aufweist, wobei der Winkel zwischen zwei Stegen (2, 3, 4) vorzugsweise jeweils 120[deg.] beträgt.

1. Schraubenkopf mit einer vom Bund abragenden Aufiiahme für einen Schraubendreher, dadurch gekennzeichnet, dass er drei im wesentlichen radial verlaufende

Stege (2, 3, 4) aufweist, wobei der Winkel zwischen zwei Stegen (2, 3, 4) vorzugsweise jeweils 120[deg.] beträgt.

2. Schraubenkopf nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege in ihrer Mitte (Breite b) breiter sind als in ihrem endseitigen Bereich (Breite a).

2. Schraubenkopf nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stege in ihrer Mitte (Breite b) breiter sind als in ihrem endseitigen Bereich (Breite a).

3. Schraubenkopf nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenränder der Stege (2, 3, 4) mit dem Schraubenschaft und oder dem Schraubengewinde fluchten.

4. Schraubenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund (6) über die Aussenränder der Stege (2, 3, 4) hinausragt.

5. Mutter, dadurch gekennzeichnet, dass sie drei im wesentlichen radial verlaufende Stege (2, 3, 4) aufweist, wobei der Winkel zwischen zwei Stegen vorzugsweise jeweils 120[deg.] beträgt. (Fig. 2)

6. Mutter nach Anspmch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (2, 3, 4) in ihrer Mitte (Breite b) breiter sind als in ihrem endseitigen Bereich (Breite a).

-6-

Patentansprüche: u

P42804

6. Mutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (2, 3, 4) in ihrer Mitte (Breite b) breiter sind als in ihrem endseitigen Bereich (Breite a).

7. Mutter nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Bund (6) zum Abstützen eines Schraubendrehers und zur Vergrösserung der Auflagefläche am zu befestigenden Werkstück aufweist. a >

7. Mutter nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Bund (6) zum Abstützen eines Schraubendrehers und zur Vergrösserung der Aufla[epsilon]efläche am zu befestigenden Werkstück aufweist.

NACHGEREICHT