DE20304246U1

DE20304246U1 - Schraubendreher-Einsatz

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Publication number: DE20304246U1
Application number: DE20304246U
Authority: DE
Original assignee: Felo Werkzeugfabrik Holland Letz GmbH
Current assignee: Felo Werkzeugfabrik Holland Letz GmbH
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2003-05-22
Anticipated expiration: 2013-03-15

Description

Schraubendreher-Einsatz

Die Erfindung betrifft einen Schraubendreher-Einsatz mit einem Antriebsteil und einem Vorderteil mit einem Profilabschnitt, wobei der Profilabschnitt radiale Stege aufweist, zwischen denen sich längslaufende Nuten befinden.

Der Profilabschnitt kann zum Beispiel für Kreuzschlitzschrauben oder TORX® Schrauben oder andere Innenprofile von Schrauben ausgebildet sein.

In den Patentanmeldungen WO 01/66 312 A1 und EP 019 23 507,6 der Anmelderin ist ein Schraubendreher-Einsatz beschrieben, bei dem das Vorderteil mit dem Profilabschnitt aus einem durch Pressen oder Spritzgießen und anschließendem Sintern aus Metallpulver hergestellten Hartmetallkörper besteht, der an einem aus Stahl hergestellten Antriebsteil befestigt ist. Die Länge des aus Hartmetall bestehenden Vorderteils beträgt höchstens gleich dem 2,5-fachen der Länge des in die Schraube einzusetzenden Eindringabschnitts. Ein derartiger Schraubendreher-Einsatz hat eine relativ kurze Länge des Profilabschnittes. Die Nuten und Stege des Profilabschnittes gehen mit Rundungen und/oder Schrägen in einen Basisabschnitt über, der in der Regel einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und mit dem Antriebsteil des Schraubendreher-Einsatzes verbunden ist. Eine solche Ausbildung des Vorderteiles eines Schraubendreher-Einsatzes ist auch in G 202 18 102.2 des Anmelders beschrieben. Das Verhältnis der Länge Lp des Profilabschnittes zur Länge Lo des Eindringabschnittes liegt zwischen 1,10 und 1,5.

In den genannten Patentanmeldungen wird die Lehre erläutert, daß die Länge des Profilabschnittes, auch die Länge des Vorderteiles insgesamt, möglichst kurz sein soll, um beim Pressen des Rohlings aus Metallpulver eine hohe Verdichtung und ein homogenes Gefüge bis in die Spitze des Profilabschnittes und dessen Profilstege zu erreichen. Außerdem soll die Oberfläche des Rohlings möglichst klein gehalten werden, damit der Reibungswiderstand beim Ausstoßen aus der Formmatrize möglichst klein ist und die Bildung von Haarrissen vermieden wird. Haarrisse können auftreten, wenn der auf den Roh-

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ling wirkende Auswerferdruck zu hoch wird, Haarrisse würden die Belastbarkeit des Vorderteiles aus Hartmetall stark vermindern. In den Patentanmeldungen WO 01/66 312 A1 und EP 019 23 507,6 wird beschrieben, daß das Vorderteil des Schraubendreher-Einsatzes aus einem Eindringabschnitt mit der Länge Lo besteht und die Länge des gesamten Profiles das Maß Lp hat. Beide Maße werden von der Spitze des Vorderteiles ausgehend gemessen, und zwar von der Kante aus, an der eine evtl. flachkegelig geformte Spitzenfläche in die seitliche Profilkontur übergeht, oder von der Spitzenfläche selbst, wenn Sie eine Planfläche darstellt, die senkrecht zur Längsachse des Vorderteiles steht. Das Maß Lp bezeichnet die Profillänge, das Maß von der Spitze des Vorderteiles bis zum Auslauf des Profiles in dem Basisabschnitt, das Maß Lo die Länge des Eindringabschnittes, mit dem das Vorderteil maximal in das Innenprofil einer Schraube eintauchen kann. Die Maße Lo wurden gewählt, indem von den maximalen Eindringtiefen in den Schraubenköpfen zugeordneter Schraubengrößen und/oder -Typen nach den entsprechenden EN ISO Normen ausgegangen wurde. Lo wurde dann mindestens gleich der maximalen Eindringtiefe gewählt, in Variante zuzüglich eines geringen Zuschlages zur maximalen Eindringtiefe. Dadurch soll erreicht werden, daß der Eindringabschnitt auf jeden Fall mit seinem Profil satt im Innenprofil der Schraube anliegt und nicht am Auslauf des Profiles auf der Oberfläche des Schraubenkopfes aufsitzt.

Im Laufe der Entwicklung der Hartmetall-Vorderteile hat sich gezeigt, daß es bei den Innenprofilen der Schrauben größere Toleranzen gibt, als erwartet wurde, insbesondere bei Kreuzschlitzschrauben. Diese Toleranzen zeigen sich insbesondere in der Ausformung der Spitzen der Innenprofile in der Tiefe der Einsenkung. Dies ist verständlich, weil sich die Spitzen der Profil-Press-Stempel am schnellsten abnutzen. Bei der Paarung von Schrauben mit nicht lehrenhaltigem Innenprofil mit einem lehrenhaltigen Eindringteil des Schraubendreher-Einsatzes kommt es deshalb nicht zu der gewünschten vollflächigen Anlage der Profile. Dies aber ist wiederum anzustreben, um eine gleichmäßige Belastung des Eindringabschnittes zu erreichen, weil Hartmetall nicht die Elastizität hat, um Anlagentoleranzen durch ela-

stische Verformung auszugleichen, wie das bei einem Eindringabschnitt aus Stahl der Fall wäre.

Es hat sich gezeigt, daß auch an den Spitzen der Hartmetall Rohlinge beim Entformen am ehesten Formveränderungen auftreten können, die die Passgenauigkeit im Innenprofil der Schraube beeinträchtigen. Derartige Ungenauigkeiten können dazu führen, daß der Eindringabschnitt nur im vorderen Bereich im Innenprofil der Schraube anliegt, statt vollflächig in ganzer Länge anzuliegen. Im vorderen Bereich ist die Belastbarkeit jedoch geringer als im hinteren Bereich.

Neuerungsgemäß werden diese negativen Einflüsse auf die Passgenauigkeit bei der Paarung von Eindringabschnitt und Innenprofil der Schraube dadurch vermieden, daß die Länge Lo des Eindringabschnittes an der Spitze gekürzt wird. Der Eindringabschnitt taucht dann zwar nicht so tief in das Innenprofil der Schrauben, als wenn er die volle durch die ISO- oder Werksnorm vorgegebene Länge hätte, bei Versuchen hat sich jedoch gezeigt, daß eine Kürzung innerhalb eines gewissen Bereiches keine nachteiligen Auswirkungen hat. Der Spitzenbereich des Eindringabschnittes trägt ohnehin wenig zur Übertragung des Drehmomentes bei, erreicht wird aber, daß der hintere Bereich des Eindringabschnittes vollflächig im Innenprofil anliegt. Das Drehmoment wird mit Sicherheit in diesem Bereich übertragen, der durch seine Geometrie erheblich höher belastbar ist als der vordere Bereich.

Die Verkürzung bringt Vorteile auch bereits bei der Herstellung des ganzen Vorderteiles aus Hartmetall: die Gesamtlänge L1 des Teiles wird weiter verkürzt - mit den anfangs beschriebenen Vorteilen bei der Formgebung aus Metallpulver, beim axialen Ausstoßen aus der Formmatrize ist die Reibung infolge der kleineren Gesamtoberfläche geringer, die Verkürzung an der Spitze des Eindringabschnittes ergibt - zumindest bei den konischen Kreuzspitzen - eine Vergrößerung der Querabschnittsfläche an der Spitze und damit eine geringere Flächenpressung beim Ausstoßen und somit Verringerung der Gefahr der Bildung von Haarrissen.

Die für Vorderteile aus Hartmetall mit verkürzter Spitze beschriebenen Vorteile gelten, zumindest teilweise, auch für Vorderteile, die nicht durch Pressen des Metallpulvers geformt sind, sondern durch Spritzgießen. Auch bei solchen Teilen wird eine Verbesserung der Passgenauigkeit des Eindringabschnittes in Schrauben mit größeren Toleranzen erreicht, auch bei Rohlingen, die im Spritzgießverfahren hergestellt werden, ist die Gefahr von Formveränderungen vor dem durch das Sintern erfolgenden Härten an der feinen Spitze größer und nachteiliger als im hinteren Bereich. Dies gilt unabhängig davon, ob nur ein Vorderteil aus Hartmetall - eines zweiteiligen Schraubendreher-Einsatzes - oder ein einteiliger Schraubendreher-Einsatz im Spritzgußverfahren geformt wird.

In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand beispielhaft dargestellt:

Fig. 1 zeigt eine in eine Schraube eindringende Kreuzspitze eines Schraubendreher-Einsatzes bei guter Passung der Paarung von Eindringabschnitt und Innenprofil der Schraube. Darin sind:

(1) das Vorderteil des Schraubendreher-Einsatzes

(2) der Eindringabschnitt

(Lo) die Länge des Eindringabschnittes (Lp) die Profillänge

(L1) die Gesamtlänge des Vorderteiles aus Hartmetall

(T) die Einsenktiefe des Innenprofiles

(3) der Schraubenkopf

(4) der Auslauf des Profilabschnittes

Fig. 2 zeigt eine in eine Schraube eindringende Kreuzspitze, die im vorderen Bereich anliegt, auf Grund von ungenauem Innenprofil der Schraube. Darin sind:

(1) das Vorderteil des Schraubendreher-Einsatzes

(2) der Eindringabschnitt

(Lo) die Länge des Eindringabschnittes (Lp) die Profillänge

(L1) die Gesamtlänge des Vorderteiles aus Hartmetall

(3) der Schraubenkopf

(4) der Auslauf des Profilabschnittes

(5) eine Verengung im Innenprofil der Schraube

Fig. 3 zeigt eine in eine Schraube eindringende gekürzte Kreuzspitze, die nun nicht mehr im vorderen Bereich anliegt. Darin sind:

(1) das Vorderteil des Schraubendreher-Einsatzes

(2) der Eindringabschnitt

(Lok) die Länge des verkürzten Eindringabschnittes (Lpk) die verkürzte Profillänge
(L1k) die verkürzte Gesamtlänge des Vorderteiles (K) die Verkürzung des Eindringabschnittes

(3) der Schraubenkopf

(4) der Auslauf des Profilabschnittes

(5) eine Verengung im Innenprofil der Schraube

Fig. 4 zeigt einen Schraubendreher-Einsatz in Seitenansicht. Darin sind:

(2) das Vorderteil des Schraubendreher-Einsatzes

(2) der Eindringabschnitt

(4) der Auslauf des Profilabschnittes

(Lp) die Länge des Profilabschnittes

(Lo) die Länge des Eindringabschnittes (Lok) die Länge des verkürzten Eindringabschnittes (L1k) die verkürzte Gesamtlänge des Vorderteiles

(K) die Verkürzung des Eindringabschnittes

(6) der Antriebsteil

In Fig. 1 sitzt der Eindringabschnitt (2) Lo bei idealter Profilpassung vollflächig im Innenprofil der Schraube (3), bei gegebener Tiefe (T) des Innenprofils in der Schraube ist noch etwas Abstand zwischen der Spitze des Eindringabschnittes und dem Grund des Innenprofiles.

In Fig. 2 ist das Innenprofil der Schraube (3) an der Stelle (5) durch Abnutzung am Press-Stempel nicht voll und präzise ausgebildet, die Spitze des Eindringabschnittes (2) mit Länge Lo sitzt an dieser Stelle

auf und kann nicht voll eintauchen, es kommt nicht zum Sitz des Eindringabstandes mit vollflächiger Anlage seines Profiles im Innenprofil der Schraube.

In Fig. 3 ist der Eindringabschnitt (2) auf die Länge Lok verkürzt, er taucht nicht so weit in das Innenprofil der Schraube (3) ein, daß die Spitze an der Verengung (5) aufsitzt, sondern nur so weit bis daß das Profil des Eindringabschnittes (2) vollflächig im Innenprofil der Schraube (3) anliegt.

In Fig. 4 ist beispielhaft ein vollständiger Schraubendreher-Einsatz dargestellt.

Bei Versuchen wurde gefunden, daß die Längen Lo ermittelt nach den maximalen Eindringtiefen T der Innenprofile in den Schraubenköpfen zugeordneter Schraubengrößen und -Typen, um bis zu einem Viertel ihrer Länge verkürzt werden können, die Maße K also bis zu 0,25xLo betragen können. Ein vorteilhafter Bereich der Maße K liegt zwischen 0,1OxLo bis 0,2xLo. Bei Kreuzschrauben PZ (Z) 2 EN-ISO 7045-7047 ist beispielsweise die maximale Eindringtiefe 3,35 mm, dementsprechend kann Lok zwischen 0,9x3,35=3,01 mm und 0,8x3,35=2,68 mm, im Extremfall bei 0,75x3,35=2,51 mm liegen. Analog gilt für PZ (Z) 1 eine maximale Eindringtiefe von 2,08 mm, dementsprechend Lok=0,9x2,08=1,87 mm, 0,8x2,08=1,66 mm, 0,75x2,08=1,56 mm.

Für PZ (Z) 3 beträgt die maximale Eindringtiefe 3,85 mm, dementsprechend Lok=0,9x3,85=3,47 mm, 0,8x3,85=3,08 mm, 0,75x3,85=2,89 mm

für PH (H) 1 beträgt die maximale Eindringtiefe 2,20 mm, dementsprechend Lok=0,9x2,20=1,98 mm, 0,8x2,20=1,76 mm, 0,75x2,20=1,66 mm,

für PH (H) 2 beträgt die maximale Eindringtiefe 3,40 mm, dementsprechend Lok=0,9x3,40=3,06 mm, 0,8x2,20=2,72 mm, 0,75x3,40=2,55 mm.

Um mit Sicherheit zu vermeiden, daß der Eindringabschnitt (2) am Auslauf (4) auf der Oberfläche des Schraubenkopfes (3) aufsitzt, wird vorgeschlagen, die Ausgangslänge Lo des Eindringabschnittes (2) für

die Berechnung von Lok ca. 3 bis 5 % länger zu wählen, als die jeweilige maximale Eindringtiefe T. Dadurch wird sich die Profilkontur außerhalb des Schraubenkopfes noch etwas fortsetzen. Die Profilkontur selbst ist durch die ISO- und Werksnormen, ausgehend von der Profilspitze, festgelegt.

Die Verkürzung der Maße Lo auf Lok haben natürlich auch eine entsprechende Verkürzung der Maße Lp auf Lpk zur Folge, wobei die Kontur des Auslaufes (4) bei ungekürztem Lo als unverändert auch bei verkürztem Lok erhalten bleibt. Das Verhältnis Lp:Lo wird in den genannten Schriften für Kreuzschraubendreher-Spitzen mit einer Bandbreite von 1,10 bis 1,5 angegeben. Beispielhaft ergeben sich daraus bei auf Lok=0,8xLo und Lok=0,9xLo verkürzten Längen folgende Verhältnisse:
Ausgehend von

Lp. mit Lp. mit Lp.

Lo Lok=0,9xLo Lok Lok=0,8xLo Lok

1,10 1,22 1,38

1,25 1,38 1,56

1,40 1,55 1,75

1,50 1,66 1,88

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Claims

1. Schraubendreher-Einsatz mit einem Antriebsteil (6) und einem Vorderteil (1), das einen Eindringabschnitt (2) aufweist, wobei die Form des Eindringabschnittes (2) der Form des Innenprofiles einer zugeordneten Schraubengröße und -Typ entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge Lok des Eindringabschnittes (2) um bis zu ungefähr 25% kürzer ist als die maximale Eindringtiefe T des Innenprofiles in nach Größe und Typ zugeordneten Schrauben.

2. Schraubendreher-Einsatz mit einem Antriebsteil (6) und einem Vorderteil (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze des Eindringabschnittes (2) gekürzt ist um ein Maß K, dessen Länge ungefähr bis zu 25% des nach der maximalen Eindringtiefe T des Innenprofiles in nach Größe und Typ zugeordneten Schrauben bemessenen Maßes Lo entspricht.

3. Schraubendreher-Einsatz mit einem Antriebsteil (6) und einem Vorderteil (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Maß K im Bereich von 5 bis 20% von Lo liegt

4. Schraubendreher-Einsatz mit einem Antriebsteil (6) und einem Vorderteil (1) nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Profillänge Lpk zur Länge Lok des verkürzten Eindringabschnittes zwischen ungefähr 1, 20 und 1, 90 liegt.

5. Schraubendreher-Einsatz mit einem Antriebsteil (6) und einem Vorderteil (1) nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Vorderteil (1) mit dem Eindringabschnitt (2) aus Hartmetallpulver durch Pressen oder Spritzgießen und nachfolgendem Sintern hergestellt ist, das Antriebsteil (6) jedoch aus Stahl besteht und mit dem Vorderteil (1) unlösbar verbunden ist.

6. Schraubendreher-Einsatz mit einem Antriebsteil (6) und einem Vorderteil (1) nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß er einstückig aus Hartmetallpulver durch Pressen oder Spritzgießen und nachfolgendem Sintern hergestellt ist.

7. Schraubendreher-Einsatz mit einem Antriebsteil (6) und einem Vorderteil (1) nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß er einstückig aus Stahl hergestellt ist.

8. Schraubendreher-Einsatz mit einem Antriebsteil (6) und einem Vorderteil (1) nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Profilabschnitt mit dem Eindringabschnitt (2) die Form eines Kreuzschlitz-Schraubendrehers der Typen Phillips (PH, H) oder Pozidriv (PZ, Z) aufweist.

9. Schraubendreher-Einsatz mit einem Antriebsteil (6) und einem Vorderteil (1) nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Profilabschnitt mit dem Eindringabschnitt (2) die Form eines TORX® Schraubendrehers aufweist.

10. Schraubendreher-Einsatz mit einem Antriebsteil (6) und einem Vorderteil (1) nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Profilabschnitt mit dem Eindringabschnitt (2) eine andere Form mit Drehmoment übertragenden Arbeitsflächen aufweist.