CH640317A5

CH640317A5 - Kreuzschlitzkopfschraube.

Info

Publication number: CH640317A5
Application number: CH690079A
Authority: CH
Inventors: Charles E Gutshall
Original assignee: Technofast Inc
Priority date: 1978-07-26
Filing date: 1979-07-25
Publication date: 1983-12-30
Also published as: BE877461A; US4202244A; AU4887279A; DE2929887A1; NL7904878A; GB2027151B; IT1118804B; CA1120754A; JPS6249487B2; AU525456B2; JPS5520990A; GB2027151A; IT7968547A0; FR2432110A1; DE2929887C2; NL185681B; FR2432110B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schrauben und dgl. Befesti- eines geeigneten Eindrehwerkzeuges ausgestaltet sind. Auf-

gungsmittel, die in ihrem Kopf eine Kreuzschlitzvertiefung besit- grund der kegelstumpfförmigen Oberfläche der zentralen Auf-

zen und insbesondere auf eine verbesserte Kreuzschlitzausfüh- weitung ist die Wand des Kreuzschlitzes zwischen benachbarten rung für die Köpfe solcher Schrauben. 35 Schlitzen konkav und nicht konvex wie bei herkömmlichen

Schrauben und ähnliche Befestigungsmittel, deren Kopf mit Phillips-Recess-Kreuzschlitzen. Jeder Schlitz wird von zwei ge-

einer Kreuzschlitzvertiefüng zum Eingriff eines Eindrehwerk- genüberliegenden Wandflächen begrenzt, welche eine Endfläche zeugs versehen ist, werden allgemein als «Phillips-Kopf» oder schneiden, die radial nach einwärts und entlang der Schrauben-

«Phillips-Recess-Schrauben» bezeichnet, sind allgemein bekannt achse nach abwärts geneigt ist. An zumindest einem Abschnitt und haben eine weit verbreitete Anwendung gefunden. Wie in 40 der Endwandlänge ist die Verbindungzwischen zumindest einer den US-Patenten 2046839,2084079,3025 896,3108623 und Seitenwand und der Endwand nicht scharfkantig, sondern abge-

3237506 beispielhaft dargelegt, umfasst die Kreuzschlitzvertie- rundet ausgebildet, so dass beim Einsetzen des Eindrehwerk-

f ung bei solchen Schrauben üblicherweise eine zentrale Aushöh- zeugs dessen Schneide gegen die abgerundete Fläche und die lung und mehrere von der Aushöhlung radial abgehende Schiit- gegenüberliegende Seitenwand gedrängt wird, wodurch ein ge-

ze. Ein entsprechendes Eindrehwerkzeug besitzt genauso viele 45 nügend grosser Reibschlusseingriff erzeugt wird, um die Schrau-

Schneiden, wie Schlitze vorgesehen sind und greift damit in die be auf dem Werkzeug unabhängig von dessen Ausrichtung zu

Spitze des Kopfes so ein, dass ein Herausrutschen des Eindreh- halten.

Werkzeugs aus der Schraube verhindert wird, was bei einer Der Boden der zentralen Aufweitung des Kreuzschlitzes ist mit herkömmlichen Schraube mit nur einem einzigen Schlitz, die einer konkav gewölbten Fläche versehen und gemäss einer mittels eines Flachklingen-Schraubendrehers eingedreht werden 50 bevorzugten Ausführungsform der Erfindung von der kegelsoll, leicht passieren kann. stumpfförmigen Seitenwand der Aufweitung durch eine zylindri-

Phillips-Kreuzschlitzschrauben werden üblicherweise mit ei- sehe Fläche abgetrennt. Die Kontur des mit dem den Kreuz-nem Stanzwerkzeug hergestellt , das die Konturen der gewünsch- schlitz erzeugenden Kopfstempels zusammenpassenden Kreuzten Vertiefung trägt und in den vorgeformten vergrösserten Kopf schlitzbodens schafft am Kopfstempel eine Abnutzungsfläche, eines geeigneten Rohlings eingestanzt wird. Da die geschaffene 55 die seine Lebensdauer entscheidend verlängert.

Vertiefung genau mit einem Standard-Eindrehwerkzeug zusam- Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an-

menpassen muss, ist es erforderlich, die zulässige Grössen- und hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Formabweichung der in den Schraubenkopf eingestanzten Ver- Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Schraubenkopfes mit tiefung innerhalb relativ enger Grenzen zu halten. Die Lebens- einem herkömmlichen Phillips-Recess-Kreuz-Schlitz nach dem dauer eines üblicherweise zum Einsatz kommenden Kopfstanz- 60 Stand der Technik;

stempeis zur Ausbildung des Kreuzschlitzes ist vergleichsweise Fig. 2 eine Aufsicht auf den in Fig. 1 gezeigten Schraubenkopf kurz, da sich der Stempel rasch abnutzt und in der Folge einen (Stand der Technik) ;

Kreuzschlitz erzeugt, der zu klein ist, um ein Standard-Werkzeug Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Schraubenkopfes aufzunehmen. Ausserdem unterliegt der Kopfstempel einer ho- gemäss einer Ausführungsform eines Kreuzschlitzes nach den hen Bruchrate, da die Spannungen am Stempel stark konzen- 65 Merkmalen der Erfindung;

triert auftreten. Die relativ kurze Lebensdauer und die hohe Fig. 4 eine Aufsicht auf den Schraubenkopf gemäss Fig. 3;

Bruchrate der bislang zur Herstellung von Phillips-Kreuzschlitz- Fig. 5 eine Querschnittsansicht bei einer Schnittführung ent-

schrauben verwendeten Kopfstempel stellt offensichtlich eine lang der Linie 5-5 in Fig. 2 (Stand der Technik);

Fig. 6 eine Querschnittsansicht bei einer Schnittführung entlang der Linie 6-6 in Fig. 4;

Fig. 7 eine Querschnittsansicht bei einer Schnittführung entlang der Linie 7-7 in Fig. 4;

Fig. 8 eine Querschnittsansicht bei einer Schnittführung entlang der Linie 8-8 in Fig. 2 (Stand der Technik);

Fig. 9 eine Aufsicht auf den Kopf einer Rundkopfschraube gemäss einer Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Wand eines jeden Schlitzes keilförmig verjüngt ausgebildet ist;

Fig. 10 eine Aufsicht auf den Kopf einer Rundkopfschraube zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, gemäss welcher jeder Schlitz gleich breit und der Kopf mit zusätzlichen gerade verlaufenden Schlitzen versehen ist, um die Schraube auch mittels eines Flachklingen-Schraubendrehers einschrauben zu können;

Fig. 11 eine Seitenansicht der Ausführungsform gemäss Fig. 10, wobei die Spitze eines Eindrehwerkzeugs für Phillips-Kreuz-schlitze in den Kreuzschlitz des Schraubenkopfes eingesetzt ist, und

Fig. 12 eine vergrösserte Teilschnitt-Ansicht bei einer Schnittführung entlang der Linie 12-12 in Fig. 11 zur Verdeutlichung des Eingriffs zwischen einer Schneide des Eindrehwerkzeugs und einem Schlitz in der Kreuzschlitzvertiefung des Kopfes.

In den Zeichnungen sind für einander entsprechende Teile dieselben Bezugszeichen verwendet worden.

In den Fig. 3,4,6,7,10 und 11 werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Auch ist für einen Vergleich mit der Erfindung in den Zeichnungen eine typische Ausführungsform einer Phillips-Kopfschraube dargestellt, die nach dem Stand der Technik (Fig. 1, 2, 5 und 8) hergestellt ist.

Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, ist eine typische Ausführungsform der Erfindung eine Schraube 10, die mit einem Flachkopf 11 und einem Schaft 12 versehen ist. Der Kopf 11 besitzt eine Kreuzschlitzvertiefung 13, der eine zentrale Aufweitung 14 besitzt, welche mit radial abstehenden Schlitzen 16 in Verbindung steht. Eine flache Ringnut oder ein Einschnitt 15 umschliesst den Umfang der Aufweitung 14. Der Einschnitt 15 verdeckt den üblicherweise während der Schraubenherstellung auftretenden Stanzgrad und dient ausserdem zum Eindämmen einer Abnutzungsbewegung einer Eindrehwerkzeugspitzefür den Fall, dass diese aus der zentralen Aufweitung herausgleiten sollte.

Jeder Schlitz 16 umfasst zwei einander gegenüberliegende Seitenwände 17 und 18, die durch eine Endwand 19 miteinander verbunden sind, wobei diese Endwand nach abwärts und einwärts entlang der Schraubenachse abgeschrägt verläuft. Auf einer kegelstumpfförmigen Fläche liegen Seitenwände 21 der zentralen Aufweitung 14, welche die Seitenwände zweier benachbarter Schlitze miteinander verbinden. In Fig. 4 ist gestrichelt der Umriss der zentralen Aufweitung 22 des herkömmlichen Phillips-Kreuzschlitzes, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, dargestellt. Eine Querschnittsansicht der Aufweitung 14 ist in Fig. 6 gezeigt und überlagert wird diese Ansicht vom in gestrichelten Linien eingezeichnetem Umriss der Aufweitung 22 gemäss Fig. 1.

Aus den Zeichnungen ist ersichtlich, dass die zentrale Aufweitung 14 gemäss der Erfindung wesentlich weiter ist, als die Aufweitung 22 nach dem Stand der Technik. Entsprechend ist der die Aufweitung formende Abschnitt des Stepmels, der zur Ausbildung der Kreuzschlitzvertiefung 13 verwendet wird wesentlich dicker, entsprechend auch stabiler und bei seiner Verwendung weniger bruchanfällig. Ausserdem erleichtert die erheblich weiter offenstehende Aufweitung 14 nach der Erfindung ein Beschichten oder ein Aufbringen eines galvanischen Überzuges aus einem gewünschten Werkstoff wie Chrom innerhalb der gesamten Aufweitungstiefe.

Bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 3 und 4 schneiden sich die Endwand 19 und die Seitenwand 18 unter im wesentlichen rechten Winkeln und bilden eine relativ scharfkantige

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Schnittlinie. An der gegenüberliegenden Seite eines jeden Schlitzes ist der entsprechende Verbindungsbereich zwischen der Wand 19 und der Seitenwand 17 nicht scharfwinklig, sondern in Form einer konkav abgerundeten Fläche 23 ausgebildet, die 5 zumindest über einen Teil derEndwandlänge von der Oberseite des Schlitzes zu dessen Boden hin sich erstreckt. Die abgerundete Fläche 23 wird in jedem Schlitz mittels einer geeigneten Formgebung auf dem Kopfstempel der zur Kreuzschlitzausbildung verwendet wird, hergestellt. Der Krümmungsradius der abgerunde-10 ten Fläche 23 kann über ihre Länge gleich bleiben oder wahlweise variieren. Es mag in erster Linie wegen des Aussehens wünschenswert sein, am Schnittpunkt zwischen der abgerundeten Fläche 23 mit der oberen Fläche des Schraubenkopfes eine Schrägschulter 24 auszubilden, um so ein symmetrisches Kreuz-15 schlitzbild aufrechtzuerhalten.

Wie in Fig. 6 gezeigt, ist die Bodenfläche der zentralen Aufweitung 14 der Kreuzschlitzvertiefung kugelförmig (Radius R) und nicht wie beim Stand der Technik gemäss Fig. 5 abgeschrägt zugespitzt. Die maximale Tiefe (D) der Aufweitung 14 20 entlang der Schraubenkopfmittellinie ist genauso gross wie bei der bekannten Schraube gemäss Fig. 6, so dass das verwendete Eindrehwerkzeug bei der Schraube mit dem Kreuzschlitz nach der Erfindung genauso tief eintritt. Der zur Ausformung der Kreuzschlitzvertiefung z.B. gemäss Fig. 6 verwendete Kopf-25 Stempel trägt eine kugelförmige Bodenfläche und nicht eine abgeschrägte Winkelfläche, wie in Fig. 5 gezeigt, wodurch bewirkt wird, dass das verdrängte Metall mehr in Axialrichtung fliesst (und weniger in Radialrichtung), wodurch'ein Auftreten von Umfangsrissen im Kopf herabgesetzt wird. Gleichzeitig wird 30 durch den vergrösserten zur Verfügung stehenden Raum zwischen der Bodenfläche 26 der Aufweitung 14 und der Spitze eines herkömmlichen Phillips-Kreuzschlitz-Eindrehers ein Sammelbereich für Schmutz oder andere Fremdstoffe geschaffen, welche andernfalls ein Einführen des Eindrehwerkzeugs behindern. 35 Aus den Zeichnungen ergibt sich, dass viele Ähnlichkeiten zwischen der Kreuzschlitzvertiefung nach der Erfindung und der nach dem Stand der Technik, insbesondere hinsichtlich bestimmter Abmessungen bestehen, wodurch die erfindungsgemässe Schraube mittels eines herkömmlichen Phillips-Eindrehwerk-40 zeugs einschraubbar ist. Im einzelnen stimmen, wie in den Fig. 2, 4,6 und 7 gezeigt, die folgenden Abmessungen der erfindungsge-mässen Schraube mit denen einer herkömmlichen Phillips-Kreuzschlitz-Schraube überein: die Breite eines jeden Schlitzes an der Oberseite (B) und am Boden (E) der Kreuzschlitzvertie-4:1 fung; der Diametralabstand (C) zwischen den äusseren Enden einander gegenüberliegender Schlitze an der Oberseite des Schraubenkopfs; die maximale Axialtiefe (D) der Kreuzschlitzvertiefung; die axiale Tiefe (F) der Endwand eines jeden Schlitzes; und die radiale Länge (G) eines jeden Schlitzes, bis zu 50 welcher ein Eindrehwerkzeug eingreifen kann.

Wegen des vorhandenen Einschnitts 15 ist bei der Erfindung die wirksame Höhe ( A) (Fig. 6) des Schlitzes nicht identisch mit der entsprechenden Höhenabmessung (A') beim Stand der Technik. Da jedoch die Aussenkante der Bodenfläche 26 der 55 Aufweitung 14 der Kreuzschlitzvertiefung bei der Erfindung niedriger liegt, ist die Abmessung A mindestens so gross wie A', so dass bei der Erfindung kein Nachteil entsteht.

Fig. 7 zeigt eine bevorzugte Abwandlung der Kreuzschlitzvertiefung gemäss Fig. 6. In Fig. 7 ist ausser der kugelförmigen 60 Kontur (Radius R) die Bodenfläche 27 der zentralen Aufweitung 30 mit der Seitenwand 28 über eine schmale zylindrische Fläche 29 verbunden, welche an ihren Ecken abgerundet ist. Bei dem zur Ausbildung einer Aufweitung dieser Art verwendeten Kopfstempel stellt die tatsächliche Massenzunahme, wie sie durch das 65 Material zwischen der Bodenfläche 27 der Aufweitung 30 und der gestrichelten Linie 31 in Fig. 7, die die Unterseite einer herkömmlichen Phillips-Kreuzschlitz-Aufweitung bezeichnet, repräsentiert wird, ein Soll-Abnutzungsmerkmal dar, welches eine

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Abnutzung des Kopfstempels während des Gebrauchs bei Verlängerung seiner Lebensdauer gestattet.

In Fig. 9 ist eine Kreuzschlitz-Aufweitung 32 nach der Erfindung an einer Rundkopfschraube 33 ausgeführt. Bei dieser Ausführungsform verlaufen die Seitenwände 34 und 36 eines jeden Schlitzes 37 axial und in Richtung auf die Schraubenspitze hin aufeinander zu. Diese Abschrägung der Schlitze entspricht der üblicherweise bei Phillips-Eindrehwerkzeugen verwendeten keilförmigen Zuspitzung.

In Fig. 10 ist eine verbesserte Ausgestaltung der Kreuzschlitzvertiefung gemäss Fig. 9 dargestellt, welche auch mit Hilfsmitteln versehen ist, welche ein Eindrehen der Schraube mittels eines herkömmlichen Flachklingen-Schraubendrehers erlauben. In Fig. 10 ist der Kopf 38 mit zwei Schlitzen oder Einschnitten 39 und 41 versehen, die rechtwinklig und zwischen den Schlitzen 42 der Schraubenvertiefung liegend angeordnet sind. Diese Anordnung verhindert eine Überschneidung zwischen den Einschnitten 39 und den Schlitzen 42, verkleinert den nichttragenden Abstand zwischen den inneren Enden eines jeden Einschnittes, vergrös-sert dadurch die Abstützfläche für einen Flachklingen-Schraubendreher am Schraubenkopf und verhindert ferner, dass ein solcher Schraubendreher in die zentrale Aufweitung der Schraube hineinfallen kann. In Fig. 10 verlaufen die gegenüberliegenden Seitenwände 43 und 44 eines jeden Schlitzes parallel zueinan-derund nicht, wie in Fig. 9, keilförmig aufeinander zu. An einem Punkt unterhalb der oberen Fläche eines jeden Schlitzes 42 und von dort bis zum Schlitzboden fortlaufend ist eine konkav gekrümmte Fläche 46, entlang der Verbindungslinie zwischen der Endwand 47 und der Seitenwand 43, vorgesehen. In diesem Fall ist der Krümmungsradius der Fläche 46 nicht konstant, 5 sondern nimmt zum Schlitzboden hin zu, wodurch es möglich wird, unterschiedlich grosse Schraubendreher-Schneiden zu verwenden und dabei stets einen Reibschlusseingriff mit dem Schraubenkopf beizubehalten.

Die Funktionsweise der abgerundeten Führungsfläche z.B. 10 23,46, wie sie bei der Kreuzschlitzvertiefung nach der Erfindung zur Erzeugung eines Reibschlusseingriffs zwischen dem Eindrehwerkzeug und der Schraube verwendet wird, ist in den Fig. 11 und 12 veranschaulicht. In Fig. 11 ist ein Abschnitt einer Spitze 48 eines herkömmlichen Phillips-Eindrehwerkzeugs in die Kreuz-15 schlitz-Ausnehmung des Kopfes 38 eingesetzt dargestellt. Die Schneide 49 der Spitze 48 dringt so weit in den Schlitz 42 ein, bis die Ecke 51 der Schneide an der gekrümmten Führungsfläche 46 im Punkt 52 ansteht. Die auf die Schneide aufgebrachte Kraft bewirkt entsprechend, dass diese an der gegenüberliegenden 20 Seitenwand 44 im Punkt 53 angreift, wodurch eine Presspassung zwischen der Schraube und der Spitze 48 des Eindrehwerkzeugs geschaffen wird.

Die vorstehende detaillierte Beschreibung soll lediglich zur Verdeutlichung und zum Verständnis des Erfindungsgegenstandes dienen und keine unnötige Begrenzung im Hinblick auf weitere Modifikationen darstellen.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE unerwünschte zusätzliche Verteuerung bei der Herstellung derartiger Schrauben dar.

1. Schraube mit einem Kreuzschlitzkopf, in dem mehrere In vielen Anwendungsfällen von Phillips-Kreuzschlitzschrau-Radialschlitze (16) zur Aufnahme eines mit in diesen Schlitzen ben ist es erwünscht, dass die Schraube am Eindrehwerkzeug eingreifenden Schneiden versehenen Eindrehwerkzeugs ausge- 5 genügend reibschlüssig angreift, um ihre Lage zum Werkzeug bildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreuzschlitz eine unabhängig von ihrer Ausrichtung aufrechtzuerhalten und damit zentrale Aufweitung (14) mit einer allgemein kegelstumpfförmi- den Einbau von Schrauben in Positionen zu erleichtern, die gen Seitenwand (21) und einer gewölbten Bodenfläche (26) schwierig zu erreichen sind.

aufweist, dass jeder der Schlitze (16) ein Paar gegenüberliegen- Um zu diesem Ergebnis zu gelangen, wurde die ursprüngliche der Seitenwände (17,18) und eine diese Wände verbindende 10 Ausgestaltung der Phillips-Recess, wie in den US-Patenten geneigte Endwand (19) aufweist, dass diese Endwand an eine der 2402342,2474994 und 2588404 beispielsweise belegt ist, abge-

beiden Wände (17) über eine konkave abgerundete Fläche (23), wandelt, um einen Reibschlusseingriff zwischen dem Schrauben-

die sich zumindest über einen Teil der Schlitztiefe erstreckt, köpf und dem Eindrehwerkzeug zu erhalten.

angefügt ist, wodurch beim Einsetzen des Eindrehwerkzeugs Mit der Erfindung wird eine Phillips-Kreuzschlitzschraube mit eine in einen Schlitz des Kopfes eintretende Schneide (49) dieses 15 einer verbesserten Kreuzschlitzvertiefung geschaffen, welche auf

Werkzeugs zwischen der konkaven Fläche und der gegenüberlie- herkömmliche Weise unter Verwendung eines geeigneten Kopf-

genden Seitenwand des Schlitzes so geführt wird, dass ein stempeis hergestellt, die Lebensdauer des Stempels verlängert.

Reibschlusseingriff zwischen dem Werkzeug und der Schraube Ausserdem ist der verbesserte Kreuzschlitz erfindungsgemäss so entsteht. ausgebildet, dass er einen ausreichenden Reibschlusseingriff
2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 20 zwischen der Schraube und dem Eindrehwerkzeug vorsieht, um der Kopf am Umfangsbereich der zentralen Aufweitung (14) mit das Eindrehwerkzeug als Mittel zum Plazieren der Schraube an einem ringförmigen Einschnitt (15) versehen ist. einer gewünschten Stelle verwenden zu können. Ferner ermög-
3. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass licht der erfindungsgemäss verbesserte Kreuzschlitz ein leichte-die Seitenwände (17,18) eines jeden Schlitzes (16) parallel res Plattieren oder galvanisches Beschichten mit einem ausge-zueinander verlaufen. wählten Plattierungswerkstoff und begünstigt auch eine Verrin-
4. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gerung der Rissbildung am Umfangsbereich der Kreuzschlitzver-die gewölbte Bodenfläche (27) und die konische Seitenwand (21) tiefung.

der zentralen Aufweitung (30) über eine zylindrische Fläche (29) Die Kreuzschlitzschraube nach der Erfindung umfasst eine miteinander verbunden sind. zentrale Aufweitung mit einer auf einer kegelstumpfförmigen

30 Fläche liegenden Wand. Radial von dieser zentralen Ausweitung

__^mZ - gehen mehrere Schlitze ab, die für eine Aufnahme von Schneiden