DE2451373A1

DE2451373A1 - Befestigungselement

Info

Publication number: DE2451373A1
Application number: DE19742451373
Authority: DE
Inventors: Keiichi Yamamoto; Kozo Yamamoto
Original assignee: Yamamoto Byora Co Ltd
Current assignee: Yamamoto Byora Co Ltd
Priority date: 1973-10-29
Filing date: 1974-10-29
Publication date: 1975-05-07
Also published as: GB1491515A; JPS5068156U; JPS5333078Y2; HK43178A

Description

Patentanwälte WILCKEN & LAU FER DR. HUGO WILCKEN · DIPL.-ING. THOMAS WILCKEN · DIPL-CHEM. DR. WOLFGANG LÄUFER

LÜBECK LÜBECK-' ■ MÜNCHEN

YAMAMOTO BYORA CO., LTD.

2-2, 4-chome, Arakawa, Arakawa-ku,

Tokyo (Japan) '

Befestigungselement

Die Erfindung betrifft ein Befesttgungselement, wie beispielsweise einen Bolzen oder eine Schraube und insbesondere ein Befestigungselement , dessen Kopfteil eine passende Vertiefung bzw. Aussparung besitzt, die sich an der inneren peripheren Wand des Kopfes befindet und eine Mehrzahl von Rippen und Kerben besitzt.

Es sind Schrauben bekannt, . die einen Schlitzkopf oder einen Kreuzschlitzkopf besitzen. Diese Art von Schrauben haben jedoch den Nachteil, daß die Wirksamkeit der Übertragung der Drehkraft von einem Schraubenzieher auf die Schraube beschränkt ist und daß die innere

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Wand des Schlitzes oder der Aussparung leicht verschlissen oder beschädigt werden kann.

Es ist weiterhin bekannt, daß eine Schraube mit einem hexagonal ausgespartem Kopf einen relativ großen "Antriebswinkel" ("driving

angle") besitzt wie beispielsweise einen Antriebswinkel von 60 , wodurch der Schraubenzieher abgleiten kann und wodurch sich infolgedessen beträchtliche Drehkraftverluste ergeben und die innere Wand der Kopfaussparung beschädigt werden kann. Die Bezeichnung "Antriebswinkel" bedeutet den Winkel, der definiert wird durch eine gerade Linie, die sich radial vom Zentrum des Schraubenkopfes durch einen kraftangreifenden Punkt auf der Oberfläche desselben erstreckt zu einer tangentialen Linie an diesem kraftangreifenden Punkt auf der Oberfläche eines Schraubenziehers.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Befestigungselement bzw. eine Schraube zu entwickeln, bei der die Drehkraft vom Schraubenzieher auf die Schraube ohne Verluste übertragen wird, bei der verhindert wird, daß der Schraubenzieher abgleitet, nur geringer Verschleiß oder geringe Beschädigungen entstehen können, wenn die Drehkraft übertragen wird, und bei der ein festes und vorteilhaftes Eingreifen des Schraubenziehers sichergestellt wird.

Das Befestigungselement bzw. die Schraube nach der Erfindung besitzt in ihrem Kopf eine passende Aussparung, die einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt besitzt und an deren inneren peripheren Wand sich mehrere Rippen und Kerben befinden. Diese Rippen haben einen kreisförmigen oder im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und die Bodenflächen der Kerben stellen Segmente bzw. Ausschnitte des größeren

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Aussparungskreises dar. Das Krümmungszentrum eines Teilkreises, der durch den Querschnitt der Rippe definiert wird, ist so beschaffen, daß der oben angegebene "Antriebswinkel" auf Null reduziert wird. Das Zentrum dieses Teilkreises des Rippenquerschnittes befindet sich in dem Teil einer geraden radialen Linie, die sich vom Zentrum des größeren Aussparungskreises erstreckt, der definiert wird zwischen der Verbindung von zwei tangentialen Linien auf den Schnittpunkten des besagten Rippenteilkreises und des größeren Aussparungskreises und einem Punkt auf der radialen Linie, der abseits von der Verbindung der zwei tangentialen Linien in Richtung auf das Zentrum des größeren Aussparungskreises angeordnet ist.

Wenn eine Drehkraft von einem Schraubenzieher auf die erfindungsgemäße Schraube ausgeübt wird, wobei der Schraubenzieher einen Querschnitt besitzt, der der Aussparung der erfindungsgemäßen Schraube entspricht, dann kommen bei der erfindungsgemäßen Schraube keine Teilkräfte zur Wirkung, die möglicherweise ein Abgleiten des Schraubenziehers hervorrufen könnten. Aus diesem Grunde wird die Drehkraft des Schraubenziehers auf fast alle Teile der erfindungsgemäßen Schraube übertragen und dadurch wird verhindert, daß es zu einem Verschleiß oder Beschädigungen kommt. Ebenfalls wird ein sogenanntes "Herauskommen" des Schraubenziehers verhindert.

Aus praktischen Gründen jedoch, liegt das Zentrum eines Teilkreises, der durch den Querschnitt der Rippe dargestellt wird, vorzugsweise in dem Teil der oben genannten radialen geraden Linie, der definiert wird zwischen den Verbindungen der zwei tangentialen Linien auf den Schnittpunkten des Rippenteilkreises und des größeren Aussparungskreises und einer Kreis- bzw. Bogensehne, die die zwei Schnittpunkte verbindet.

-A-

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Selbst wenn sich das Zentrum des Rippenteilkreises abseits von der oben angegebenen Sehne befindet in Richtung zu dem Zentrum des größeren Aussparungskreises kann der Antriebswinkel tatsächlich auf Null reduziert werden. In diesem Fall jedoch definiert der Teil eines wesentlichen Kreises, der durch den Querschnitt der Rippe dargestellt wird, die gegenüber dem größeren Aussparungskreis liegt, einen spitzen Bereich mit dem letzteren Kreis, wodurch die Öffnung einer zwischen zwei benachbarten Rippen befindlichen Kerbe unerwünschterweise verengt wird.

Abgesehen von dem später beschriebenen Standpunkt der Anwendung einer Antriebskraft in dem Fall, daß das Zentrum eines Teilkreises, der durch den Querschnitt der Rippe dargestellt wird, auf die Verbindung der zwei tangentialen Linien fällt, werden die zwei Basisendteile des Teilrippenkreises vorzugsweise mit dem größeren Aussparungskreis verbunden und zwar tangential an einem kraftangreifenden Punkt auf der Oberfläche der Rippe. Der Grund dafür liegt darin, daß die Verbindung des Teilrippenkreises und des größeren Aussparungskreises in einer gebogenen oder geraden Linie (smooth line) das Vorhandensein eines eckigen Teiles auf der inneren peripheren Wand der Aussparung eliminiert, wodurch nur äußerst geringe Schaden an dem Befestigungselement bzw. an der Schraube entstehen können.

Die Rippen sollten vorzugsweise in gleichen Entfernungen auf der inneren peripheren Wand der Aussparung angeordnet sein, wobei der Durchmesser eines jeden Teilrippenkreises durch die folgende Formel definiert wird:

Did £-^— ' -Ώ- D

η 0-0-5 η 0 (1)

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darin sind:

η = Anzahl der Rippen

d = der Durchmesser des Teilkreises des Rippenquerschnittes D = der Durchmesser des größeren Aussparungskreises.

Wenn eine 100 %ige Drehkraft auf ein Befestigungselement ausgeübt wird, das einen Durchmesser des Teilrippenkreises wie oben definiert besitzt, dann werden weder das Befestigungselement noch der Schraubenzieher aus den unten angegebenen Gründen beschädigt.

Die Zugfestigkeiten der für ein Befestigungselement wie beispielsweise einer Schraube oder einer Bolze und für den Schraubenzieher verwendeten

2 Materialien liegen im allgemeinen in den Bereichen von 45 bis 180 kg/mm

und 120 bis 180 kg/mm .Die Scherfestigkeiten dieser Materialien und insbesondere von Stahl werden im allgemeinen ausgedrückt in der Form ihrer Zugfestigkeiten. Das Verhältnis der Scherfestigkeit des für das Befestigungselement verwendeten Materials zu der Scherfestigkeit des für den Schraubenzieher verwendeten Materials liegt zwischen 1,5 : 1 und 1 :4 . Da das Befestigungselement normalerweise keine größere Scherkraft besitzt als der Schraubenzieher, erstreckt sich der oben angegebene Bereich von 1 : 1 bis 1:4. Daraus ist zu ersehen, daß Rippe und Nase eine gleiche Scherwiderstandsfestigkeit besitzen, wenn die Breite der Rippe des Befestigungselementes bzw. der Schraube ein Verhältnis im Bereich von zwischen 1: 1 und 4 : 1 besitzt zu der Breite der Nase eines Schraubenziehers, der an eine Kerbe zwischen zwei Rippen eingreift. Da die Weite L der Rippe der Schraube dem Durchmesser d des Teilkreises des Rippenquerschnittes nahekommt, besteht folgendes Verhältnis zwischen der Rippenweite L und der Weite I der Nase des Schraubenziehers:

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(2)

Auf der anderen Seite ist die Weite I der Nase des Schraubenziehers im wesentlichen gleich der Seite I der Kerbe der Schraube, die wiederum der Länge eines jeden Ausschnittes des größeren Aussparungskreises nahekommt, der zwischen zwei Rippen definiert ist. Daher kann die Weite I der Nase des Schraubenziehers mit der folgenden Formel ausgedrückt werden:

- ^do

Die oben angeführte Formel (1) leitet sich von den Formeln (2) und (3) ab.

Da die Scherfestigkeiten der meistens verwendeten Schrauben und Schraubenzieher ein Verhältnis im Bereich zwischen 1 : 2 und 1 : 3 haben, wird der Durchmesser des Teilkreises (fractional circle) des Rippenquerschnittes vorzugsweise durch folgende Formel ausgedrückt:.

< _d < 3 · JL

_{Do d} <

η ° = 0 = 4 η 0

Aus vertikaler Sicht sollte die Oberfläche der Rippe der Befestigungsschraube vorzugsweise η ach innen zulaufen in einem Winkel von 1 bis 10 zu der Achse der Schraube und etwas mehr als die innere Wand der entsprechenden Rille des Schraubenziehers. Dadurch kann das Standwerkzeug leichter aus der Aussparung der Schraube bei der Herstellung entfernt werden und ebenfalls können Schraubenzieher und Schraube dadurch besser ineinander eingreifen.

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An der inneren peripheren Wand der Schraubenaussparung werden normalerweise vier bis acht und vorzugsweise sechs Rippen angeordnet. Falls weniger als vier Rippen ausgebildet werden, dann können Schwierigkeiten entstehen bei einem schnellen Anbringen des Schraubenziehers bezüglich der Aussparung. Wenn dagegen mehr als acht Rippen vorhanden sind, dann werden die Rippen als solche kleiner und werden schneller verschleißen und außerdem können leicht Irrtümer bezüglich der Dimensionen und Stellungen der Rippen bei der Herstellung der Sch rau be entstehen.

Bevorzugte Ausführungsformen der Befestigungselemente nach der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert.

Die Fig. 1 und 2 sind eine Planansicht und eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Befestigungselementes bzw. einer Schraube nach der Erfindung.

Die Fig. 3 und 4 "sind eine Unteransicht und eine Teilseitenansicht eines Schraubenziehers, der in die Kopfaussparung der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Schraube eingreifen kann.

Die Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht eines Schraubenziehers nach den Fig. 3 und 4, der in die Kopfaussparung der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Schraube eingreift.

Die Fig. 6A und 6B zeigen in schematischer Weise zwei andere Ausführungsformen der Schraube nach Fig. 1 und 2, in denen die Teilkreise, die durch die Querschnitte der Rippen dieser

— R —

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Ausführungsformen definiert werden, an verschiedenen Punkten zentriert sind.

Die Fig. 7 ist eine schematische Planansicht der Rippen einer Schrauben kopfaussparung einer weiteren Ausführungsform.

Die Fig. 8 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 8-8 der Fig. 5.

Die Fig. 9 zeigt in schematischer Weise das Verhältnis zwischen dem spitz zulaufenden Winkel der Rippenoberfläche und ihrer Festigkeit.

Die Fig. 1OA bis 10D zeigen Planansichten weiterer Ausführungsformen des Befestigungselementes nach der Erfindung.

Die Fig. 11A bis 11D zeigen Teilseitenansichten der in den Fig. 10A bis 10B dargestellten Befestigungselemente .

Aus den Fig. 1 und 2 ist zu ersehen, daß die Schraube 10 nach der Erfindung einen flachen bzw. ebenen Kopf 12 besitzt, der mit einer passenden Aussparung 11 versehen ist. Von der Unterseite des Kopfes 12 erstreckt sich konzentrisch nach unten ein mit einem Gewinde versehener Schaft 13. Sechs Rippen 14 sind in gleichen Abständen an der inneren peripheren Wand der Passaussparung 11 angeordnet und Kerben 15 sind zwischen benachbarten Rippen 14 ausgebildet. Aus den Fig. 2 und 8 ist zu ersehen, daß der untere Teil der Aussparung 11 eine invertierte konische Form besitzt. Die Rippe 14, deren Querschnitt einen Teilkreis 16 darstellt, erstreckt sich vom Kopf 12 zu dem Boden der Aussparung 11. Der Boden der Kerbe 15, nämlich der zwischen den Rippen befindli-

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4·

ehe Teil der inneren peripheren Wand der Aussparung 1 1 bildet einen Teil eines größeren Aussparungskreises 17.

Der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Schraubenzieher hat mehrere Rillen 19, die an den Rippen 14 der Aussparung 11 eingreifen und mehrere Nasen 20, die an den Kerben 15 der Aussparung 11 angreifen, wobei der Querschnitt des Schraubenziehers 18 im wesentlichen komplementär ausgebildet ist zu der Aussparung 11 der Schraube. Bei der Benutzung wird der Schraubenzieher 18 durch einen hier nicht dargestellten Griff betrieben und übt eine Drehkraft auf den Schraubenkopf 12 aus. Wenn eine Drehkraft vom Schraubenzieher 18 auf die Schraube 10 ausgeübt wird, dann muß insbesondere der "Antriebswinkel" beachtet werden. Dieser ist , wie oben erwähnt, ein Winkel, der definiert wird durch eine gerade Linie, die sich radial.vom Zentrum 0 des größeren Aussparungskreises 17 durch einen kraftangreifenden Punkt F (Fig. 5) erstreckt (bei dem die Nasen 20 des Schraubenziehers 18 eine Kraft auf die Rippen 14 der Schraubenkopfaussparung 11 ausüben) zu einer tangentialen Linie auf dem Teilkreis 16 des Aussparungsquerschnittes am kraftangreifenden Punkt F. Entsprechend der vorliegenden Erfindung sind die Rippen 14 der Aussparung 11 so ausgestaltet, daß der "Antriebswinkel" im wesentlichen auf Null reduziert wird. In der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform befindet sich das Zentrum 0 des Teilkreises 16 des Rippenquerschnittes auf der Peripherie des größeren Aussparungskreises In diesem Fall ist eine tangentiale Linie auf dem Teilkreis 16 am kraftangreifenden Punkt F im wesentlichen ausgerichtet mit einer geraden Linie OF und der "Antriebswinkel" wird auf Null reduziert.

Das Zentrum 0 des Teilkreises 16 des Rippenquerschnittes nach

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Fig. 6A fällt auf die Verbindung von zwei tangentialen Linien 21 auf dem größeren Aussparungskreis 17 an den Schnittpunkten P des Teilkreises 16 des Rippenquerschnittes und des größeren Aussparungskreises 17. Das Zentrum O der Fig. 6B fällt auf eine Sehne 22, die die Schnittpunkte P verbindet. Da die Schraubenaussparung 11 und der Schraubenzieher 1.8 im wesentlichen die gleiche Querschnittsform besitzen, werden die Außenlinien der beiden Querschnitte angezeigt durch eine gemeinsame Linie in den Fig. 6A und 6B. Wenn wie in Fig. 6A das Zentrum 0 des Teilkreises 16 des Rippenquerschnittes auf der Verbindung der zwei tangentialen Linien 21 liegt, dann befindet sich der kraftangreifende Punkt F auf den Schnittpunkten P des Teilkreises 16 des Rippenquerschnittes und des größeren Aussparungskreises 17. Dadurch ist eine tangentiale Linie auf dem Teilkreis 16 an jedem Schnittpunkt P der beiden Rippen- und Aussparungskreise im wesentlichen ausgerichtet mit einer geraden radialen Linie OP. Wenn wie in Fig. 6B dargestellt, das Zentrum O des Teilkreises des Rippenquerschnittes auf der Sehne 22 liegt, dann ist eine tangentiale Linie auf dem Teilkreis 16 des Rippenquerschnittes am kraftangreifenden Punkt ebenfalls mit einer geraden radialen Linie OF ausgerichtet.

Wenn das Zentrum O des Teilkreises 16 des Rippenquerschnittes wie oben beschrieben auf die Verbindung von zwei tangentialen Linien fällt oder auf einen Punkt der sich abseits von dieser Verbindung befindet in Richtung auf das Zentrum O des größeren Aussparungskreises 17 , dann ist eine tangentiale Linie auf der Peripherie des Rippenquer— schnittes ausgerichtet mit einer geraden radialen Linie OP oder OF, wodurch der Antriebswinkel auf Null reduziert wird und infolgedessen eine 100 %ige DrehkraFtübertragung erreicht wird ohne daß irgendwelche Teilkräfte entstehen, die zu einem Abgleiten oder zu einem Herauskommen

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* AA» -

des Schraubenziehers führen.

Wenn, wie in Fig. 5 oder 6B dargestellt das Zentrum 0 des Halbkreises 16 des Rippenquerschnittes an einem Punkt auf der geraden radial'en Linie OF angeordnet ist abseits von der Verbindung der zwei tangentialen Linien -auf dem größeren Aussparungskreis in Richtung auf das Zentrum O davon, dann ist es ratsam, die äußere Oberfläche der Rippe 14 und die innere Wand der Kerbe 15 in einer gekrümmten Linie zu verbinden, wie in Fig. 7 dargestellt. Jede der beiden Basisendteile des Teilkreises 16 der Rippe 14 ist tangential verbunden mit der Peripherie des größeren Aussparungskreises 17 mit dem tangentialen oder gekrümmten Basisend teil, der durch den Ausschnitt 23a eines imaginären kleinen Kreises 23 definiert wird, der an diesem Basisendteil gezogen werden kann. Diese Anordnung eliminiert das Vorhandensein irgendwelcher Eckteile auf der inneren peripheren Wand der Aussparung 11 und führt eine mögliche Beschädigung oder einen Verschleiß der Rippen 11 auf ein Mindestmaß zurück, wenn ein Befestigungselement hergestellt oder eine Drehkraft von einem Schraubenzieher auf dieses Befestigungselement ausgeübt wird. Der Basisendteil des Teilkreises 16 des Rippenquerschnittes , der durch den Ausschnitt bzw. das Segment 23a auf dem kleinen Kreis 23 definiert ist, sollte an jedem kraftangreifenden Punkt F oder außerhalb eines imaginären Kreises angeordnet werden, der durch eine Mehrzahl von kraftangreifenden Punkten F gebildet wird. Der Grund dafür ist der, daß eine Antriebskraft an einem unterschiedlichen Punkt von dem nach der Erfindung beschriebenen ausgeübt wird, falls der Basisendteil des Teilkreises 16 des Rippenquerschnittes innerhalb des oben erwähnten imaginären Kreises angeordnet ist. Wenn daher wie in Fig. 6A dargestellt, das Zentrum O des Teilkreises 16 des Rippenquerschnittes an der Verbindung von zwei tangentialen Linien auf den Schnittpunkten P des Teilkreises 16 und des größeren Aussparungskreises.

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17 angeordnet sind, ist es unrnoql u. h, die Rasisendteile des "1 eilkreis 16 mit der Peripherie des größeren Aussparungskreises 17 in einer tangentialc-n oder in einer gekrümmten Torrn zu verbinden ■ om Stand punkt der Ausübung einer Antriebskraft am vorgeschriebenen Punkt.

Da wie bereits oben erwähnt die Breite 1 der Nase 20 des Schrauhen-

ziehers im wesentlichen gleich ist der Breite I der Kerbe 15 des Schraubenkopfes, ist es ratsam, das Verhältnis der Breite L der Schraubenkopfrippe 14 zu der Bereite I der Kerbe 15 des Schraubenkopfes inntr^hal b eines Bereiches von 1 : 1 bis 4 : 1 oder vorzugsweise 2 : 1 bis 3 : 1 einzustellen, um die Scherwiderstandsfestigkeit der Schraubenkopfrippe 14 mit der Scherwiderstandsfähigkeit der Schraubenziehernase 20 gleichzusetzen.

Da wie in Fig. 5 dargestellt die Breite L der Schraubenkopfrippe 14 im wesentlichen gleich ist mit dem Durchmesser d des Teilkreises 16 des Rippenquerschnittes, ergibt sich die folgende Formel:

¹O 4 ^L 7 ^do i ⁴¹O

oder vorzugsweise 21 < d < 31

Auf der anderen Seite ist die Breite I der Kerbe 15 der Schraubenkopfaussparung 11 im wesentlichen gleich der Länge eines Ausschnittes des größeren Aussparungskreises 17, der zwischen den Teilkreisen von zwei benachbarten Schraubenkopf rippen 14 definiert ist, wobei sechs Kerben 15 vorhanden sind und der größere Aussparungskreis 17 i-inen ί Jur „hmesser D hat. Demgemäß kann die Breite I der ^r'~. :hr ,uU-.-'h- : ■! rv-ssparunqskerbe 15 durch folgende Gleichung ausge-

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drückt werden:

^Do - ^do

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist daher der Durchmesser d des Teilkreises 16 des Rippenquerschnittes wie folgt definiert:

— 'ff D < d < ——-Ii D

12 '0=0=150

oder vorzugsweise

Wenn der Durchmesser d des Teilkreises 16 des Rippenquerschnittes wie oben definiert gegeben ist, dann haben die Schraubenkopf rippe 14 und die Schraubenziehernase 20 einen im wesentlichen gleichen Scheinwiderstand und werden vor Schaden bewahrt, selbst wenn eine 100 %ige Drehkraft von einem Schraubenzieher 18 auf eine Schraube 10 übertragen wird.

Wie aus Fig. 8 zu ersehen ist, verläuft die äußere periphere Oberfläche der Schraubenkopf rippe 14 spitz nach innen in einem Winkel von ^, zu der Achse 0-0 des Schraubenkopfes. Auf der anderen Seite ist die innere periphere Wand der Rille 19, die an der Rippe 14 eingreift, nach innen spitz zulaufenden in einem Winkel von ß zu der Achse 0-0 des Schraubenziehers 18. In diesem Fall sind beide spitz zulaufenden Winkel ^ und ß spezifisiert und haben folgendes Verhältnis zueinander:

ι'.

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Weiterhin ergibt ein Mindestabstand L zwischen dem Apex der Schraubenkopfrippe 14 und der Achse 0-0 das folgende Verhältnis mit einem Mindestabstand L zwischen der Bodenwand der Schraubenzieherrille 19 und der Achse 0-0:

^Lo ^{έ L}1

Daher hat die Tiefe Q, mit der der Schraubenzieher 18 in die Schraubenkopfaussparung 11 hineingetrieben wird, das folgende Verhältnis mit der Tiefe H der Aussparung:

Dementsprechend greift das untere Ende der Schraubenzieherrille 19 fest in die Schraubenkopfrippe 14 am Punkt F ein. Bei den obigen Aus führungsformen wird der spitz zulaufende Winkel A der Schraubenkopfrippe 14 wie folgt definiert

oder vorzugsweise -■ <_ 7

Aus Fig. 9 ist zu ersehen, daß im Falle, daß eine Kraft mit rechten Winkeln auf die Zwischenfläche zwischen der Schraubenkopfrippe 14 und der Schraubenzieherrille 19 einwirkt, (diese Kraft wird mit N bezeichnet) und der Koeffizient der statischen Reibung als ju und das Totgewicht der Schraube 10 als W bezeichnet werden, dann muß die folgende Formel erfüllt werden, um zu verhindern, daß die Schraube 10 aus Gravitationsgründen aus dem Schraubenzieher 18 herausfällt.

<jN cos·' ^j N sin <.■" + W

daher ist u tan ·' f —— see-' .

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Da in diesem FaU N)? W und see .λ. = 1 ist, falls ·"· einen ganzen kleinen Wert darstellt, ergibt sich folgende Formel:

u > tan ' .

Damit die Schraube 10 fest am Schraubenzieher 18 eingreift, ohne aus Gravitationsgründen herauszufallen, ist es erforderlich, daß der Tangenz ^ιΛ geringer sein sollte als der Koeffizient μ der statischen Reibung. Ein Stahl-zu-Stahl statischer Reibungskoeffizient μ liegt im Bereich von 0,15 bis 0,25, wenn die Reibungsoberfläche aus Stahl trocken ist, und von 0,14 bis 0,18, wenn sich Öl auf dieser Reibungsfläche befindet.

Daher ist

tan -X < 0,18, oder vorzugsweise tan.x <T0,14 oC < 10 oder vorzugsweise tan-^v _5 7 .

Da ein übermässig schmal zulaufender Winkel ■/ von der peripheren Oberfläche der Schraubenzieherrippe 14 Schwierigkeiten ergibt bei dem Losmachen des Schraubenziehers 18 von der Schraube 10, sollte der spitz zulaufende Winkel o{ vorzugsweise nicht größer oder gleich 1 sein.

Bei den obigen Ausführungsformen des Befestigungselementes nach der Erfindung greifen die äußere Oberfläche der Schraubenkopfrippe 14 und die innere Oberfläche der Schraubenzieherrille 19 ineinander ein, wenn der Schraubenzieher in die Aussparung des Schraubenkopfes eingesetzt wird. Es ist jedoch auch möglich die innere periphere Wand der Schraube 15 der Schraubenkopfaussparung 11 und die äußere Oberfläche

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der Schraubenziehernase spitz zulaufen zu lassen in ähnlichen Winkeln •Λ'und ß, um ein vorteilhaftes gegenseitiges Eingreifen sicherzustellen.

Das in den Fig. 1OA und 11A dargestellte Befestigungselement ist eine Schraube 26, die einen flachen Linsenschraubenkopf 25 besitzt. Das in den Fig. 10B und 11 B dargestellte Befestigungselement ist eine kopflose Schraube 28, die nur aus einem mit einem Gewinde 27 versehenen Schaft besteht. Das in den Fig. 10C und 11 C dargestellte Befestigungselement ist eine Schraube 30 mit einem geflanschten Kopf 29. Das in den Fig. 10D und 11D dargestellte Befestigungselement ist eine Schraube 32 mit einem Zylinderschraubkopf 31 . Alle diese Schrauben 26, 28, 30 und 32 sind mit Passaussparungen 11a, 11b, 11c und 11d ausgerüstet, die von der gleichen Art sind wie die in den Fig. 1 bis 9 dargestellten.

Patentansprüche: -17 -

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Claims

Patentansprüche

M . / Befestigungselement, gekennzeichnet durch einen Kopf (10) mit einer Passaussparung (11), die an ihrer inneren peripheren Wand mit mehreren Rippen (14), die sich entlang der Achse der Aussparung erstrecken, und mit mehreren Kerben (15), die zwischen benachbarten Rippen (14) ausgebildet sind, ausgestattet ist, wobei die unteren Teile der Kerben (15) gemeinsam einen Teil eines ersten Kreises bilden, dessen Zentrum auf der Achse der Aussparung angeordnet ist, der Querschnitt einer jeden Rippe einen Teilkreis bildet, der von dem ersten Kreis nach innen gekrümmt ist, und das Zentrum des Teilkreises in dem Teil einer geraden radialen Linie angeordnet ist, die sich vom Zentrum des ersten Kreises erstreckt, der definiert wird zwischen der Verbindung von zwei tangentialen Linien auf dem ersten Kreis an den Schnittpunkten des Teilkreises und dem ersten Kreis und einem Punkt auf dieser geraden radialen Linie, der abseits angeordnet ist von dieser Verbindung in Richtung auf das Zentrum des ersten Kreises.
2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrum des Teilkreises, der durch den Rippenquerschnitt dargestellt wird, in den Teil der geraden radialen Linie verschöben ist, der durch das Zentrum des ersten Kreises geht,

ο
der definiert wird zwischen der Verbindung der zwei tangentialen Linien

und einer Sehne, die die Schnittpunkte der beiden Kreise verbindet.
3. Befestigungselement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß das Zentrum des Teilkreises, der durch den PippenquerschnifI glargestellt wird, an einem Punkt auf der geraden

radialen Linie angeordnet ist, der abseits gesetzt ist von der Verbindung

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der zwei tangentialen Linien in Richtung auf das Zentrum des ersten Kreises und beide Basisendteile des Teilkreises mit der Peripherie des ersten Kreises in einer gekrümmten Linie verbunden sind und außerhalb eines imaginären Kreises angeordnet sind, der durch mehrere kraftangreifende Punkte gebildet wird.
4. Befestigungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (14) der Schraubenkopfaussparung (11) in gleichem Abstand auf der inneren peripheren Wand der Aussparung angeordnet sind und der Durchmesser des Teilkreises des Rippenquerschnittes durch folgende Formel definiert ist:

~2~ ' η °0 = ^dO = ~5~ ' ~n" ^D0

η = Anzahl der Rippen

d = Durchmesser des Teilkreises des Rippenquerschnittes D = Durchmesser des ersten Kreises sind.
5. Befestigungselemen t nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Durchmesser des Teilkreises des Rippenquerschnittes durch folgende Formel definiert ist:

2 · fr ρ _< _{d <} _3_. IT

3 η 0=0=4 η Ο
6. Befestigungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere periphere Oberfläche der Schraubenkopfrippe 14) nach innen spitz zuläuft bezüglich der Achse der Schraubenkopf aussparung (11/ und zwar in einem Winkel der durch folgende Formel

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<Α = spitz zulaufender Winkel der äußeren peripheren Oberfläche der Schraubenkopf rippe ist.
7. . Befestigungselement nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der spitz zulaufende Winkel durch folgende Formel definiert wird:
8. Befestigungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vier bis acht Sch rau benkopf rippen vorhanden sind.
9. Befestigungselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sechs Sch rau benkopf rippen vorhanden sind.
10. Befestigungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem Gewinde versehener Schaft sich konzentrisch mit der Achse der Schraubenkopf aussparung erstreckt.
11. Befestigungselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenkopf als Flachschraubenkopf ausgebildet ist.
12. Befestigungselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenkopf als ein flacher Linsenschrauben—

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kopf ausgebildet ist.
13. Befestigungselement nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Schraubenkopf als ein Flanschschraubenkopf ausgebildet ist.
14. Befestigungselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenkopf als ein Zylinderschraubenkopf ausgebildet ist.
15. Befestigungselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement als eine schraubenkopflose Stellschraube ausgebildet ist.

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