DE1926761A1

DE1926761A1 - Selbsteinstellende Schraube fuer ein hohes Anzugsdrehmoment

Info

Publication number: DE1926761A1
Application number: DE19691926761
Authority: DE
Inventors: Vaughn Rudolf M
Original assignee: VAUGHN RUDOLF M
Current assignee: VAUGHN RUDOLF M
Priority date: 1968-05-28
Filing date: 1969-05-24
Publication date: 1969-12-04
Also published as: BE724436A; NL6816278A; GB1230442A; FR1592713A; SE341895B; CH480552A; JPS4938779B1

Description

Für diese Patentanmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden U.S, Anmeldung Serial No» 732 648 vom 28» Mai 1968 in Anspruch genommene

Die Erfindung bezieht sich auf Schrauben und insbesondere auf einen verbesserten, zur Übertragung eines hohen Drehmomentes dienenden Schraubenkopfschlitz, welcher das Einführen eines zum Drehen der Schraube dienenden Werkzeuges in den Schlitz erleichtert,

In der U.S. Patentschrift 2 677 985 vom 11. Mai 1954 des Erfinders und Anmelders ist ein neuartiger Sehraubenkopfschlitz für die Übertragung eines hohen Drehmomentes ausführlich beschrieben und in der U.S. Patentschrift .2 808 087 vom 1. Oktober 1957 des Erfinders und Anmelders ist ein Schraubenzieher für diesen Schlitz dargestellt. Die dort beschriebenen Schrauben zur Übertragung eines hohen

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Drehmomentes haben sich für zivile und militärische Anwendungen erfolgreich bewährt. Das zum Drehen der Schrauben dienende Werkzeug oder der Schraubenzieher ist normalerweise kraftbetätigt und gestattet das schnelle Eindrehen einer großen Anzahl von Schrauben, Bei der Verwendung dieser angetriebenen Werkzeuge können jedoch Schwierigkeiten beim Einführen des treibenden Kopfendes in den für ein hohes Drehmoment ausgelegten Schraubenschlitz auftreten. Ein hervorstechendes Merkmal in den vorgenannten Patentschriften ist die Anordnung einer bogenförmig gekrümmten Bodenfläche des Schlitzes und einer in entsprechender Weise bogenförmig gewölbten unteren Angriffsfläche des Schraubenziehers. Infolge dieser abgerundeten !Formgebung des Schraubenzieher kopf es kann as vorkommen, wenn dis Spitze des Werkzeuges nicht unmittelbar in den Schlitz eingesetzt ist, sondern auf einen anderen Oberflächenabschnitt des Schraubenkopfes aufgesetzt wird, daß die Spitze des angetriebenen Werkzeuges über die Oberfläche des Schraubenkopfes "wandert¹¹ und diese dabei beschädigen oder schwächen kann, ohne die Schraube selbst in Drehung zu versetzen. Anders ausgedrückt, wenn sich die Drehachse des angetriebenen Werkzeuges nicht im wesentlichen oberhalb der Schraubenlängsachse befindet, wird daher das Schraubenzieher ende beim Ansetzen des Werkzeuges nicht notwendigerweise in einen Eingriff mit wenigstens einem Teil des Schlitzes gebracht.

Infolge der bogenförmigen Ausbildung der Bodenfläche des Schlitzes und der entsprechenden !Formgebung des Schrauben»

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siehtrendes ergibt slob, außerdem auch, nach dem Einsetzen des Schraubenaieherendes in den Schiit« noch nicht der Vorteil einer vollen Oberflächenberührung zwischen dem Antriebswerkzeug und den Wänden des zur Aufnahme eines hohen Drehmomentes ausgebildeten Schlitzes, sofern die Drehachse des Schraubensieherendes nicht zu der Schrauhenlängsachse ausgerichtet ist. Daher kann auch hier eine Beschädigung des Schraubenachlitzes und ein nicht einwandfreies Anziehen der Schraube vorkommen.. Die Bedeutung, die einer vollen Oberflächenberührung zwischen den Oberflächen des Werkzeuges und des Schlitzes zukommt, wodurch das Anziehen der Schraube mit einem hohen Drehmoment ermöglicht wird, ist in den vorgenannten TJ.S. Patentschriften klar herausgestellt worden.

In Anbetracht der vorstehend aufgeführten Nachteile besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Ausbildung eines zur Übertragung eines hohen Drehmomentes geeigneten Schraubenkopfschlitzes der in der vorgenannten U.S. Patentschrift 2 677 985 beschriebenen Ausführung in einer solchen Weise zu verbessern, daß sie das Einführen des Schraubenzieherendes in den Schlitz begünstigt«

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ganz allgemein vorgeschlagen, in dem Schraubenkopf in einer koaxialen Lage in bezug auf die Schraubenlängsachse eine kreisförmige Ausnehmung von einem größeren Durchmesser als die Schlitzbreite anzuordnen. Durch diese Ausnehmung wird die Größe der eingeschnittenen Fläche innerhalb des Schraubenkopfeβ vergrößert und das "Auffinden" des Schlitzes durch die gewölbte Spitze

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des Werkzeuges erleichtert.

Me selbsteinstellende Schraube nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß im mittleren Abschnitt des Schraubenkopfschlitzes koaxial zu der Schraubenlängsachse eine kreisförmige Ausnehmung von größerem Durchmesser als die Breite des Schlitzes neben der Ausnehmung angeordnet ist, wobei die kreisförmige Ausnehmung dazu dient, in einen Eingriff mit der bogenförmig gewölbten unteren Angriffsfläche des zum Drehen der Schraube dienenden Werkzeuges gebracht zu werden und die Drehachse des Werkzeuges in eine im wesentlichen oberhalb der durch den Schraubenkopf ver- , laufenden Schraubenlängsachse zu bringen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die bogenförmig gekrümmte Bodenfläche des Schlitzes eine mittige Vertiefung auf, die mit einem in der Mitte des treibenden Endes des Werkzeuges angeordneten Vorsprung zusammenwirken kann. Sobald in dieser Anordnung das treibende Ende des Werkzeuges von dem Schlitz aufgenommen worden ist, kann das treibende Ende in der erforderlichen Weise gedreht oder gekippt werden, damit der Vorsprung in die Vertiefung eingreifen kann. In dieser Lage ist die Drehachse des treibenden Werkzeugendes koaxial mit der Schraubenlängsachse ausgerichtet und die Schraube kann unter Ausübung eines hohen Drehmomentes einwandfrei angezogen werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.

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Pig. 1 zeigt einen Teil einer Schraube, deren Schraubenkopf mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Schlitz versehen ist, sowie einen Teil des treibenden Werkzeugendes vor dem Einführen desselben in den Schlitz.

Pig. 2 iBt eine Draufsicht von oben auf den Schraubenkopf der Pig. 1, gesehen in Richtung der Pfeile 2-2.

Pig. 3 ist ein teilweiser Aufrißquerschnitt durch die Schraube, gesehen in Richtung der Pfeile 3-3 der Pig. 2.

pig. 4 ist eine teilweise im Aufrißquerschnitt gehaltene Darstellung, welche den Beginn des Eingriffes zwischen dem treibenden Ende und dem Schraubenschlitz zeigt und zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung dient.

In Pig. 1. der Zeichnungen ist eine Schraube 10 mit einem Schraubenkopf 11 und einem quer verlaufenden Schlitz dargestellt. Die Schraubenlängsachse ist mit A bezeichnet. Der Schlitz 12 erstreckt sich in Richtung der quer verlaufenden Achse B senkrecht zu der durch den Schraubenkopf gehenden Schraubenlängsachse A.

Ein zum Drehen der Schraube dienendes Werkzeug 13 ist •oberhalb des Schraubenkopfes 11 dargestellt. Dieses Werkzeug weist ein treibendes Ende 14 mit einer in einem Krümmungshalbmesser R bogenförmig gewölbten unteren Angriffa-

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•fläche auf.

Der Schlitz 12 innerhalb des Schraubenkopfes 11 entspricht genau dem in der vorgenannten U«S. Patentschrift 2 677 985 des Erfinders und Anmelders dargestellten Schlitz, mit der Ausnahme, daß sich hier im mittleren Teil des Schlitzes eine kreisförmige Ausnehmung 15 befindet. Die Achse dieser kreisförmigen Ausnehmung fällt mit der Schraubenlängsachse A der Schraube 10 zusammen. Diese Ausnehmung 15 kann durch eine Senkbohrung oder durch Stanzen hergestellt werden.

In der Draufsicht der Fig. 2 ist der Durchmesser der kreisförmigen Ausnehmung 15 mit d bezeichnet und ist größer als die Breite des Schlitzes 12 an den an die Ausnehmung angrenzenden Schlitzabschnitten. In der hier beschriebenen Ausführungsform verjüngt sich die kreisförmige Ausnehmung nach unten hin bis zu einer Vertiefung 16, die in der bogenförmig gekrümmten Bodenfläche des Schlitzes 12, d.h. an dem Schnittpunkt der Schraubenlängsachse A mit der Bodenfläche des Schlitzes ausgebildet ist. Daher nimmt der Durchmesser der kreisförmigen Ausnehmung 15 mit zunehmender Schlitztiefe ab, so daß die Ausnehmung die Form einer kegelförmigen Bohrung hat. Die kegelförmige Ausbildung ist insbesondere aus dem Aufrißquerschnitt der Fig. 3 ersichtlich.

Vorzugsweise wird eine untere Vertiefung 16 angeordnet, um die genauere Ausrichtung der Drehachse des Antriebswelle— zeuges innerhalb des Schlitzes zu erleichtern. Aus diesem Grunde ist das zum Drehen der Schraube dienende Werkzeug ebenfalls in entsprechender Weise abgeändert und weist einen

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Vorsprung 17 an dem untersten, mittigen Ende der bogenförmig gewölbten unteren Angriffsfläche auf, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist.

Abgesehen von der kreisförmigen Ausnehmung und der Vertiefung entspricht der in ύβη Pig. 2 und 3 dargestellte und so weit beschriebene Schraubenkopfschlitz 12 genau dem in der U.S. Patentschrift 2 677 985 des Erfinders und Anmelders beschriebenen Schlitz. In gleicher Weise sind sich gegenüberliegende, unterschnittene Seitenwände 18 und 19 vorgesehen, die zum Rand des Schraubenkopfes 11 hin divergieren. Die Wandflächen selbst werden durch nicht ebene, konische Drehflächen gebildet* Das auf der linken Seite des mittleren Schlitzabschnittes befindliche Paar sich gegenüberliegender Seitenwände 20 und 21 ist in entsprechender Weise ausgebildet. Bevor der Schlitz durch Anbringen eiaer kreisförmigen Ausnehmung 15 abgeändert wird, weist er in seinem mittleren Abschnitt, der durch die gestrichelten Linien 22 und 23 angedeutet ist, geradlinige Abschnitte auf. Diese geradlinigen Abschnitte bilden die oberen Ränder von in Seitenansicht auf der Spitze stehenden Dreiecken, die im mittleren Bereich des Schlitzes zueinander parallele, ebene Oberflächen darstellen« Wie in der vorgenannten Patentschrift des Erfinders und Anmelders dargelegt ist, tragen diese Schlitzabschnitte nicht zur Übertragung eines Anzugdrehmomentes bei und lediglich die nicht ebenen, konischen Drehflächen können in eine volle Oberflächenberührung mit dem treibenden Ende des zum Drehen der Schraube verwendeten

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Werkzeuges kommen« Daher wird durch die Ausbildung der kreisförmigen Ausnehmung und der sich an diese anschließenden kegelförmigen Bohrung, die bis zu der Vertiefung 16 geführt ist, kein Werkstoff aus dem Schraubenkopf entfernt, der zur Übertragung eines Drehmomentes erforderlich ist und dieses aufnimmt.

In Pig. 4 ist das treibende Werkzeugende 14 in einer Lage dargestellt, in welcher es zunächst in einen Eingriff mit der Oberseite des Schraubenkopfes kommen kann. Da die in dem Schraubenkopf ausgeschnittene Fläche durch die kreisförmige Ausnehmung 15 verhältnismäßig größer ist und infolge der bogenförmig gewölbten unteren Angriffsfläche des treibenden Werkzeugendes 14» wird das treibende Ende bei seinem anfänglichen Eingriff mit der Oberfläche des Schraubenkopfes zwangsläufig dahin gebracht, daß die bogenförmig gewölbte untere Angriffsfläche von selbst in die kreisförmige Ausnehmung 15 gelangt, auch wenn die Ausrichtung des treibenden Endee nicht mit der Auerichtung des Schraubenschlitzes, übereinstimrat. Daher erfüllt die kreisförmige Ausnehmung im Zusammenwirken mit der bogenförmig gewölbten unteren Angriffsfläche des treibenden Werkzeugendes die Aufgabe, die Achse des Werkzeuges in eine oberhalb der Sehraubenlängsachse befindliche Lage zu bringen oder wenigstens so auszurichten, daß sie die Schraubeniängsachse schneidet. Diese Zentrierwxrkung stellt Dich auch ohne das Vorhandensein der Vertiefung 16 und des VorSprunges 17 ein, wenn das treibende Werkzeugende nicht zu dem Schlitz ausgerichtet ist. Die Punkte,

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an welchen dieser anfängliche Eingriff erfolgt, sind in Mg. 4 mit a und b bezeichnet.

Sobald sich, die Drehachse des treibenden Werkzeugendes oberhalb der Schraubenlängsachse befindet, bewirkt eine weitere Drehung des treibenden Endes, daß dieses in den Schlitz hineinfällt. Nachdem diese Ausrichtung stattgefunden hat, bewirkt eine kleine Kippbewegung des Werkzeuges, daß der Vorsprung 17 in die Vertiefung 16 eingreift und dadurch die Drehachse des zum Drehen der Schraube dienenden Werkzeuges fluchtend zur Schraubenlängsachse ausgerichtet wird.

Die Wirkungsweise der Erfindung ergibt sich aus der vorstehenden Beschreibung τοη selbst. Wenn zunächst angenommen wird, daß ein zur Übertragung eines hohen Drehmomentes dienendes Werkzeug bekannter Ausführung verwendet wird, wie beispielsweise in der vorgenannten U,S. Patentschrift Ur. 2 808 087 des Erfinders und Anmelders beschrieben ist, bei welchem das treibende Werkzeugsnde bogenförmig gewölbt ist und keinen Vorsprung 17 aufweist, bewirkt die kreisförmige Ausnehmung 15 des erfindungsgemäß abgeänderten. Schraubenkopf Schlitzes zunächst eine Zentrierung. Wenn sich die Ebene des treibenden Endes unter einem Winkel zur Schlitzrichtung befindet, wie unter Bezugnahme auf Pig. 4 beschrieben worden ist, kommt die bogenförmig gewölbte untere Angriffsfläche in einen Eingriff mit dem Rand der kreisförmigen Ausnehmung 15 oder wird infolge der vergrößerten mittigen Ausnehmung in dem Schraubenkopf auf bessere Weise zu diesem

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Rand geführt, so daß das Risiko, daß das Werkaeugende über die Schraubenkopfoberfläche "wandert" und diese verschrammt, erheblich verringert wird, Dar Rand der kreisförmigen Ausnehmung wirkt gewissermaßen in einer Bolchen Weise mit der bogenförmig gewölbten unteren Angriffsfläche des treibenden Endes zusammen, daß sich das Werkzeugende von selbst oberhalb der Sehraubenlängsachse "einstellt", auch wenn t sich die Drehachse des Werkzeuges unter einem Winkel zur . Schraubenlängsachse befindet.

Machdem durch die kreisförmige Ausnehmung eine anfängliche Zentrierung erzielt worden ist, kann das treibende Werkzeugende durch eine Drehung in den Schlitz, hineinfallen. Die einzige Abweichung von einer genauen Ausrichtung, die dann noch vorkommen kann, besteht darin, daß die Achse des treibenden Werkzeugendes gegenüber der Schraubenlängsachse geneigt oder gekippt ist. In vielen Fällen tritt keine erhebliche Kippung auf, wenn das Werkzeug in der richtigen Weise angesetzt wird, so daß die weiteren Merkmale in der form der Vertiefung und des Vorsprunges nicht erforderlich sind. Wenn jedoch gewährleistet werden soll, daß die Drehachse des Werkzeuges genau zu der Schraubenlängsachse ausgerichtet ist, wird der Schraubenschlitz vorzugsweise weiter abgeändert und mit einer Vertiefung 16 versehen, während die Spitze des treibenden Werkzeugendes mit einem Vorsprung 17 versehen wird. Mit diesen zusätzlichen Merkmalen läßt sich ersehen, daß ein Kippen oder die Verlagerung der bogenförmig gewölbten unteren Angriffsfläche des trei-

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benden Werkzeugendeβ in bezug auf die bogenförmig gekrümmte Boäenflache dee Schlitzes auf einem Kreisbogen dazu führt, daß der Vorsprung in die Vertiefung eingreift und dadurch das treibende Werkzeugende fluchtend mit der Schraubenlängsachse ausgerichtet wird, so daß die Oberflächen des treibenden Werkueugendes in einer vollen Oberflächenberührung mit den untersehnittenen Seitenwänden des Schlitzes stehen.

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, sind durch die Erfindung eine Schraube mit einem verbeserten Sehraubenkopf- Echlitz für die Übertragung eines hohen Drehmomentes, sowie ein verbessertes Werkzeug zum Drehen der Schraube angegeben worden, durch welche die bei bekannten Ausführungen auftretenden Ausrichbungßficliwierigkeiten vermieden werden.

BAD ORIGINAL

- Patentansprüche -»

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Claims

Patentansprüche

1.J Selbsteinstellende Schraube für ein hohes Anzugdrehmoment und zur Verwendung In Verbindung mit einem Werkzeug, dessen untere Angriffsfläche in einem vorgegebenen IrumBungshalbmesser bogenförmig gewölbt ist, wobei der Schraubenkopf in der Schraubenlängsachse angeordnet und in

. einer zu dieser Achse senkrechten Richtung ein Schlitz in der Oberseite des Schraubenkopfes ausgebildet ist, der eine bogenförmig gekrümmte Bodenfläche aufweist, deren Krümmungshalbmesser gleich ist dem Krümmungshalbmesser des Werkzeuges} dadurch gekennzeichnet, daß im mittleren Abschnitt des Schlitzes (12) koaxial zu der Schraubenlängeachse (A) eine kreisförmige Ausnehmung (15) von größerem Durchmesser als die Breite des Schlitzes neben der Ausnehmung angeordnet ist, wobei die kreisförmige Ausnehmung dazu dient, in einen Eingriff mit der bogenförmig gewölbten unteren Angriffs-

) fläche des zum Drehen der Schraube dienenden Werkzeuges (13) gebracht zu werden Und die Drehachse des Werkzeuges in eine im wesentlichen oberhalb der durch den Schraubenkopf verlaufenden Schraubenlängsachse zu bringen.

2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere !Teil der Bodenfläche des Schlitzes (12) an, der Schnittstelle mit der Schraubenlängsachse eine Vertiefung (16) aufweist und das treibende Ende (14) des zum

der Schraube (10) dienenden Werkzeuges (13) zusätzlich

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in eier Mitte seiner bogenförmig gewölbten unteren Angriffsfläche einen Vorsprung (17) solcher Größe aufweist, daß dieser von der Vertiefung aufgenommen werden kann, wenn sich das treibende Ende innerhalb des Schlitzes befindet und die Drehachse des Werkzeuges in Axialrichtung zu der Schraubenlängsachse ausgerichtet ist.

3. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (12) sich gegenüberliegende, unterschnittene Seltenwände (Id₁ 19, 20, 21) aufweist» die zum Band des Schraubenkopfes (11) hin divergieren und aus nicht ebenen, konischen Drehflächen bestehen, der Durchmesser der kreisförmigen Ausnehmung in der Ebene der oberen-Oberfläche des Schraubenkopfes die inneren funkte, an denen die konischen Drehflächen enden, schneidet, und der Durchmesser der kreisförmigen Ausnehmung in Richtung der Schraubenlängsachse bis zu dar Vertiefung (16) an der Bodenfläche des Schlitzes hin so abnimmt, daß sich die Ausnehmung kegelförmig τθγjungt,

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