DE2631941C2

DE2631941C2 - Schraube mit einem einen Schraubenzieher aufnehmenden Kreuzschlitz, Schraubenzieher und Prägestempel zur Bildung eines Kreuzschlitzes im Kopf der Schraube

Info

Publication number: DE2631941C2
Application number: DE2631941A
Authority: DE
Inventors: Peter John Wolverhampton Gill
Original assignee: GKN Screws and Fasteners Ltd
Current assignee: European Industrial Services (fasteners) Ltd Wed
Priority date: 1975-07-19
Filing date: 1976-07-15
Publication date: 1982-12-30
Also published as: NZ181492A; ES222402Y; FR2319046A1; PT65376B; GB1521141A; CA1056184A; IN146360B; DE7828569U1; IT1074255B; ES227214U; ES227213U; MY8100049A; DK148489B; KE3035A; ES227214Y; HK19580A; AU1596276A; DK323976A; NL181818B; ZA764147B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schraube gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie einen Schraubenzieher und einen Prägestempel zur Bildung eines Kreuzschlitzes im Kopf der Schraube.

In der Praxis wird beim Eindrehen einer derartigen Schraube der Wert des maximalen ausübbaren Eindrehmoments beherrscht von:

(a) der Möglichkeit eines Torsionsbruchs des Schafts;

'b) der Möglichkeit eines Ausräumens des Kreuzschluzes;

(c) der Neigung des Schraubenziehers, sich aus dem Kreuzschlitz herauszuheben, d.h. ein durch die Reaktionskräfte bedingtes Außereingriffkommen des Schraubenziehers aus dem Kreuzschlitz.

Soweit (a) und (b) betroffen sind, handelt es sich um Probleme, die durch einfaches Erhöhen der Materialfestigkeit der Schraube bzw. des Schraubenziehers im Bedarfsfall überwunden werden können, während es sich bei (c) um ein Problem handelt, das stets ein Hauptstörungsgrund beim Eindrehen derartiger Schrauben war und ein solches ist das nur beseitigt oder wesentlich vermindert werden kann durch Änderung der Konstruktion des Kreuzschlitzes, beruhend auf einer richtigen Analyse der Mechanik des Heraushebens. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die bisherigen Versuche und Vorschläge zur Behandlung des Problems nicht erfolgreich waren, weil sie auf einer falschen Voraussetzung beruhten, d. h. auf einem Mißverständnis dessen, was tatsächlich stattfindet und was zum Herausheben des Schraubenziehers während des tatsächlichen Eindrehens einer Schraube führt

Bisher wurde bei den Versuchen zum Verbessern des Verhaltens von Kreuzschlitzschrauben angenommen, daß die Berührung zwischen der treibenden Seitenfläche eines Schraubenzieherflügels und der zugehörigen treibenden Wand des Schlitzes des Kreuzschlitzes eine Seitenflächenberührung ist, die sich über einen bestimmten Bereich zwischen der Seitenfläche des Schraubenzieherflügels und der Schlitzwand erstreckt Die bisherigen Vorschläge zur Beseitigung der geschilderten Nachteile gingen von dieser Voraussetzung aus, die sich als falsche herausgestellt hat

Im theoretisch idealen Fall, der mit einem perfekt ausgebildeten Kreuzschlitz und einem genau eingreifenden Schraubenzieher (sofern neu) erreicht oder angenähert werden kann, besteht die Möglichkeit einer Seitenflächenberührung. Wie jedoch später erläutert, sind in der Regel diese Bedingungen in der Praxis nicht gegeben.

In der Praxis tritt vielmehr nur Punktberührung zwischen einer Kante des Schraubenzieherflügels und einer Kante der Schlitzwand auf. Es kann gezeigt werden, daß der Widerstand gegen Herausheben des Schraubenziehers vom Erreichen eines maximalen Reibwiderstands zwischen diesen beiden Kanten abhängt. Jegliche Änderung der Geometrie des Kreuzschlitzes, die von dieser Voraussetzung ausgeht, zieht einen Parameter in Betracht, der bisher beim Bestreben, den Heraushebewiderstand von Kreuzschlitzschrauben zu verbessern nicht in Betracht gezogen wurde. Dies ist ein Parameter der Geometrie des Kreuzschlitzes, der in der Praxis als Hauptkegelwinkel bekannt ist und der Scheitelwinkel der Keiel- oder Pyramidenfläche ist, der den Grund der sich radial erstreckenden und diametral gegenüberliegenden Schlitze bestimmt.

Es wurde festgestellt, daß die Größe des Hauptkegelwinkels eine sehr bedeutende Rolle für den Widerstand einer Schraube gegen Herausheben des Schraubenziehers spielt. Wenn man jedoch eine Veränderung der Größe des Hauptkegelwinkels in Betracht zieht, sind weitere wichtige Faktoren zu berücksichtigen.

Zunächst sind zwei wichtige wirtschaftliche Faktoren zu beachten. Einer hiervon betrifft die Anzahl der

unterschiedlichen Größen der benötigten Schraubenzieher, um den gesamten Bereich von Schraubengrößen abzudecken. Die in den letzten Jahren am meisten verwendete Kreuzschlitzschraube war die nach der DE-PS 11 79 769. Für eine Art bekannter Kreuzschlitzschrauben gibt es z.B. fünf Kreuzschlitzgrößen (bezeichnet mit 0, 1, 2, 3, 4) und fünf entsprechende Schraubenziehergroßen. Der Hauptkegelwinkel ist derselbe für jede Kreuzschlitzgröße, während die Proportionen abweichen und die radiale Erstreckung und Breite jedes Schlitzes stufenweise mit der Kreuzschlitzgröße abnehmen. Dasselbe gilt für den zugehörigen Schraubenzieher im Hinblick auf die radiale Erstreckung und die Breite der Flügel.

Eine Kreuzschlitzgröße kann in mehreren unterschiedlichen Größen und Arten von Schrauben geschmiedet werden, wobei sich die Tiefe des Kreuzschlitzes entsprechend der Größe und Art des Schraubenkopfs ändert Ober dem gesamten Bereich gibt es über 100 unterschiedliche Größen un^J. Arten von Schraubenköpfen. Es wäre unpraktisch, eine äquivalente Anzahl von unterschiedlichen Größen von Schraubenziehern vorzusehen, um stets einen genau eingreifenden Schraubenzieher für jede Kreuzschlitzgröße in jeder Schraubengröße zu haben. Die Erfindung beruht unter anderem auf der Überlegung, daß der Hauptkegelwinkel für jede Kreuzschlitzgröße derselbe ist, eine Schraubenziehergröße zum Eindrehen mehrerer unterschiedlicher Größen und Arten von Schrauben verwendet werden könnte, die alle die gleiche Kreuzschlitzgröße haben. Voraussetzung hierfür ist, daß beim Kreuzschlitz mit der geringsten Eindringtiefe die Eingriffstiefe der Spitze des Schraubenziehers ausreicht, um während des Eindrehens einen guten Eingriff des Schraubenziehers sicherzustellen. Es hat sich durch Erfahrung herausgestellt, daß in dieser Weise der gesamte Bereich der hauptsächlich verwendeten Schraubenarten und -größen in der Praxis von fünf Schraubenziehergrößen abgedeckt werden kann, die fünf Kreuzschlitzgrößen entsprechen.

Ferner beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß es eine praktische untere Grenze für das Ausmaß gibt, bis zu dem der Hauptkegelwinkel des Kreuzschlitzes verringert werden kann. Unterhalb dieser Grenze kann eine Schraubenziehergröße nicht für die gleiche Anzahl von unterschiedlichen Schraubengrößen verwendet werden, wie es zur Zeit beim oben angegebenen bekannten Kreuzschlitz der Fall ist. So muß die Verminderung der Größe des Hauptkegelwinkels von der Notwendigkeit beherrrscht sein, dieses Merkmal der Vielfältigkeit der Schraubengrößen für jeden Schraubenzieher beizubehalten, um keine wirtschaftlich untragbare Zunahme der Anzahl der benötigten Schraubenzieher für die Überdeckung des gesamten Bereichs von Schraubengrößen hervorzubringen.

Ein weiterer Faktor von wesentlicher wirtschaftlicher Bedeutung besteht darin, daß bei einer Änderung der Form des Kreuzschlitzes berücksichtigt werden sollte, daß eine ausreichende Übereinstimmung zwischen der neuen Kreuzschlitzform und den Schraubenziehern vorhanden ist, die für die bisher bekannte Kreuzschlitzform verwendet werden, zur Vermeidung der Kosten für die Anschaffung eines völlig neues Satzes von Schraubenziehern, für die geänderte Form des Kreuzschlitzes. Eine neue Kreuzschlitzform sollte also mit der alten Form der Schraubenzieher vereinbar sein oder es sollte nur eine minimale billige Abänderung erforderlich sein, die die alten Schraubenzieher mit der neuen Kreuzschlitzform vereinbar macht

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Verbesserung des Kreuzschlitzes einer Kreuzschlitzschraube hinsichtlich der Vermeidung des Heraushebens des Schraubenziehers, die auch den beiden genannten wirtschaftlichen Faktoren genügt

Dies wird bei einer Schraube der eingangs genannten Art dadurch erreicht daß der Hauptkegelwinkel des Kreuzschlitzes im Bereich von 40 bis 45° liegt

Der bisher übliche Kreuzschlitz hat einen Hauptkegelwinkel von 52°. Bei der vorliegenden Erfindung, die eine derart beträchtliche Verminderung der Größe des Hauptkegelwinkels vorsieht war nicht zu erwarten, daß hierdurch das Heraushebeverhalten des Kreuzschlitzes aufrechterhalten geschweige denn vergrößert wird und gleichzeitig dem zweiten der beiden genannten wirttehaftlichen Faktoren genügt wird (d.h. der Vereinbarkeit mit der vorhandenen Schraubenzieherform). Es wurde festgestellt daß im Gegensatz zu einer derartigen Erwartung das Heraushebeverhalten des erfindungsgemäßen Kreuzschlitzes bei Benutzung eines üblichen Schraubenziehers besser ist als dasjenige eines bisher üblichen Kreuzschlitzes bei Anwendung eines derartigen bekannten Schraubenziehers.

Der größte Teil der Kreuzschlitzschrauben weist einen Kopf mit gegenüber dem Gewindeschaft der Schraube vergrößertem Durchmesser auf. Dabei muß genügend Metall zwischen den äußeren Grenzen des Kreuzschlitzes und den äußeren Flächen des Kopfs erhalten bleiben, um die erforderliche Festigkeit im Kopf zu erhalten, so daß er dem beim Eindrehen ausgeübten Drehmoment widerstehen kann und keine Gefahr des Kopfbrechens während des Kopfformvorgangs besteht Es gibt auch eine Grenze für die maximale axiale Tiefe des Kreuzschlitzes, weil der innere oder untere Teil des Kreuzschlitzes angrenzend an den Kopf in den oberen Endteil des Schraubenschafts eindringen kann und nicht so nahe an der Verbindungsstelle zwischen dem Kopf und dem Schaft der Schraube sein darf, um Anlaß für eine mögliche Schwächung dieser Verbindungsstelle zu geben, was zum Bruch zwischen dem Kopf und dem Schaft unter dem ausgeübten Eindrehmoment führen könnte.

Weil der Kreuzschlitz nach der Erfindung einen geringeren Hauptkegelwinkel als der bekannte Kreuzschlitz aufweist muß eine gewisse entsprechende Verminderung der axialen Tiefe des Kreuzschlitzes erfolgen, um ein Schwächen des Schraubenkopfs insbesondere an der Verbindungsstelle zwischen dem Kopf und dem Schaft zu vermeiden. Diese Verminderung der axialen Tiefe des Kreuzschlitzes kann jedoch vorteilhaft für die Lösung eines weiteren Problems benutzt werden, welches bei Schrauben mit dem bekannten Kreuzschlitz auftritt In diesem bekannten Kreuzschlitz befinden sich V-förmige Täler in den Wänden der zentralen Vertiefung des Kreuzschlitzes an Stellen zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Schlitzen, wobei die Wände dieser Täler in Ebenen liegen, die zur zentralen Achse des Kreuzschlitzes hin einwärts geneigt sind (DE-PS 11 79 769).

Dieses Problem ist mit der Neigung des Schraubenziehers zu einem unvorschriftsmäßigen Eingriff mit dem Kreuzschlitz verbunden. Beim Ansetzen des Schraubenziehers greifen die vorangehenden Enden der Flügel leich: ungewollt in die V-förmigen Täler zwischen den Schlitzen, statt daß die Schraubenzieherflügel vorschriftsmäßig in die Schlitze des Kreuzschlitzes eingreifen. Ein richtiges Eindrehen der Schraube ist

dann unmöglich. Bei der Massenproduktion unter Verwendung von kraftgetriebenen Schraubenziehern zum aufeinanderfolgenden Eindrehen einer großen Anzahl von Schrauben kann sich der Schraubenzieher drehen, wenn er angesetzt wird. Dies erhöht die Gelegenheit für ein falsches Eingreifen in hohem Maße. Es besteht die Möglichkeit einer Beschädigung des Schraubenziehers oder des Kreuzschlitzes oder beider bei einem wertvollen Verlust an Produktionszeit.

Wegen der Verminderung der axialen Tiefe des Kreuzschlitzes ist jedoch eine entsprechende Verminderung der axialen Länge der Spitze des Schraubenziehers (d. h. des bereits bekannten Schraubenziehers) vorteilhaft, wenn es auch nicht wesentlich ist, wie später erläutert. Dies benötigt nur einen einfachen Schleifvorgang zum Entfernen eines Teils des Endes der Spitze in einer zur Schraubenzieherachse senkrechten Ebene. Dies hat die Wirkung, den diametralen Abstand zwischen gegenüberliegenden Flügeln des Schraubenziehers an dessen äußerstem Ende zu erhöhen. Somit kann eine Stellung erzielt werden, in der dieser Abstand größer als der Abstand zwischen den breitesten Teilen zweier gegenüberliegender V-förmiger Täler ist, wenn diese sich im erfindungsgemäßen Kreuzschlitz befinden. Ausgedrückt in der Geometrie des erfindungsgemäßen Kreuzschlitzes mit V-förmigen Tälern heißt dies, daß der senkrechte Abstand zwischen den innersten Enden der Basen diametral gegenüberliegender Schlitze größer ist als der senkrechte Abstand zwischen den breiten Teilen zweier diametral gegenüberliegender V-förmiger Täler. Somit können die Schraubenzieherflügel nun keinen Eingriff in die V-förmigen Täler vollziehen, und es ist dieses Problem des unvorschriftsmäßigen Schraubenziehereingriffs beseitigt.

Zusätzlich führt der Kreuzschlitz der vorliegenden Erfindung zu einer weiteren Verbesserung bezüglich der Herstellung der Schrauben im Hinblick auf das »Metall-Abfallen« bekannte Problem. Dieser Aspekt der Erfindung wird im einzelnen im folgenden erläutert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht des Kopfs einer Schraube mit einem Kreuzschlitz nach der Erfindung;

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 von F i g. 1;

F i g. 3 eine Seitenansicht der Spitze eines in einen Kreuzschlitz eingesetzten Schraubenziehers;

F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 von F i g. 3;

F i g. 5 eine weggebrochene Schrägansicht der Spitze eines in den Kreuzschlitz eingesetzten Schraubenziehers;

F i g. 6 und 7 Diagramme zur Darstellung des Vorteils des Kreuzschlitzes nach der Erfindung;

F i g. 8 eine Seitenansicht der Spitze eines Schraubenziehers;

Fig.9, 10 und 11 Diagramme und graphische Darstellungen bezüglich des Aspekts des Eindrehens unterschiedlicher Schraubengrößen mit einer Schraubenziehergröße;

Fig. 12, 13 und 14 graphische Darstellungen von an Schrauben mit dem bekannten Kreuzschlitz und mit dem erfindungsgemäßen Kreuzschlitz ausgeführten Tests;

Fig. 15 eine Seitenansicht eines Schraubenziehers zur Verwendung mit dem Kreuzschlitz von F i g. 1 und 2;

Fig. 16 eine Endansicht desgleichen Schraubenziehers;

Fig. 17 einen Prägestempel zum Bilden eines Kreuzschlitzes in einem Schraubenkopf in einer teilweisen Seitenansicht;
F i g. 18 eine Endansicht des Prägestempels.
In F i g. 1 und 2 ist der Kreuzschlitz der Erfindung bei

einer Schraube mit einem Senkkopf 10 und einem Schaft 11 angewendet. Der Kreuzschlitz weist eine zentrale

Vertiefung 12 auf, von der vier Schlitze 13 kreuzförmig radial ausgehen.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung befinden

ίο sich zwischen benachbarten Schlitzen V-förmige Täler 14. Jeder Schlitz weist gegenüberliegende Seitenwände 15,16 und eine Basis 17 auf. Unter der Annahme eines normalen rechtsgängigen Gewindes für die Schraube ist jede Seitenwand 16 als treibende Wand des Schlitzes

bekannt und ist die Wand, die vom zusammenarbeitenden Flügel eines Schraubenziehers während des Eindrehvorgangs der Schraube ergriffen wird.

Alle Basen 17 der Nuten weisen eine leichte Krümmung auf und liegen auf einer Kegelfläche (siehe

gestrichelte Linien in F i g. 2), wobei der Scheitelwinkel dieser Kegelfläche der Hauptkegelwinkel ist Bei der bevorzugten Ausführungsform des Kreuzschlitzes weist der Winkel 2 θ den Wert von 40° auf.

Die Seitenwände 15, 16 können als in parallelen Ebenen liegend betrachtet werden, obwohl in der Praxis, wie in F i g. 1 und 2 übertrieben dargestellt diese Wände ein- und abwärts des Kreuzschlitzes geringfügig geneigt sind. Dies ist der normale Anzugwinkel für den Prägestempel, der den Kreuzschlitz im Kopf der Schraube herstellt.

In F i g. 3, 4 und 5 ist die Spitze eines Schraubenziehers mit Flügeln 18 im Kreuzschlitz eingesetzt gezeigt, wobei F i g. 4 und 5 die Eingriffsbedingungen zwischen dem Schraubenzieher und dem Kreuzschlitz zeigen, wenn auf den Schraubenzieher ein Drehmoment ausgeübt wird. Aufgrund der normalen Maschinenbautoleranzen passen die Schraubenzieherflügel nicht 100%ig in die Schlitze des Kreuzschlitzes und es bestehen gewisse Spiele zwischen den Seitenflächen der

Flügel und entsprechenden Oberflächen der Schlitze. Diese Spiele sind in F i g. 4 und 5 übertrieben dargestellt, um sie erkennbar zu machen.

Wird zum Eindrehen der Schraube ein Drehmoment ausgeübt, so ist bei einer theoretischen Betrachtung die

Berührung zwischen einem Schraubenzieherflügel 18 und einer antreibenden Wand 16 eines Schlitzes eine Seitenflächenberührung. Aufgrund der genannten Spiele ist dies jedoch in der Praxis nicht der Fall, und die Berührung ist, wie dargestellt, tatsächlich eine Punktbe-

running (vgl. Xm F i g. 4 und 5) zwischen einer Kante 19 eines Schraubenzieherflügels und einer Kante 20 des Schlitzes, vgl. Fig.5. Die Kante 19 ist die Kante zwischen der Seitenfläche und der Endfläche des Schraubenzieherflügels, während die Kante 20 die Kante zwischen der Wand 16 des Schlitzes und der oberen Fläche 21 des Senkkopfs 10 ist

Bisher beruhten Vorschläge zum Erhöhen des Heraushebewiderstands dieser Kreuzschlitzart auf der Überlegung, daß eine flache Fläche in Berührung über

eine weitere gleitet, was, wie nun gezeigt, in der Praxis tatsächlich nicht der Fall ist Dies ist vermutlich der Grund dafür, daß diese früheren Vorschläge keinen bedeutenden Erfolg hatten. Ist jedoch einmal erkannt daß der Heraushebewiderstand von der Reibung zwischen zwei in Punktberührung sich berührenden Kanten abhängt, so wird die Sache eine Betrachtung einer dreidimensionalen geometrischen Beziehung zwischen den Bewegungsrichtungen der beiden Kanten.

Wenn das Herausheben einzutreten beginnt, bewegt sich der Berührungspunkt X einwärts längs der Kante 20, während die Kante 19 sich aus dem Kreuzschlitz hebt. Diese Situation kann einer eine geneigte Ebene (mit sehr steilem Neigungswinkel) hinauf erfolgenden Bewegung gleichgesetzt werden, wobei der Widerstand gegen Herausheben der waagerechten Kraft äquivalent der Kraft ist, die zum Hinaufschieben einer Last auf die geneigte Ebene erforderlich ist. Es kann gezeigt werden, daß bei Zunahme des Neigungswinkels ein kritischer Wert erreicht wird, bei oder über dem unabhängig von der Größe der ausgeübten Kraft keine Bewegung stattfindet. Dieser Wert eines solchen kritischen Winkels hängt vom Reibungskoeffizienten an der Berührungsstelle zwischen den beiden Kanten ab.

Für einen gegebenen Reibungskoeffizienten wurde ein kritischer Wert oder kritischer Winkel gefunden, an oder über dem kein Herausheben stattfindet unabhängig von der axial auf den Schraubenzieher ausgeübten Endbelastung. Es ist auch der obengenannte Faktor des Metall-Abfallens in Rechnung zu stellen, der in der Technik bekannt ist und nur einer kurzen Erläuterung bedarf. Wenn der Prägestempel den Kreuzschlitz im Schraubenkopf bildet, neigt das Metall dazu, auswärts gezwängt zu werden und die Seitenwände der Schlitze entsprechen nicht völlig der Form des Prägestempels. Dies ist besonders der Fall bei Flachköpfen oder ähnlichen Köpfen, die während der Bildung des Kreuzschlitzes nicht durch eine Form begrenzt werden und sich radial ausbreiten können.

Das Abfallen bedeutet, daß die Seitenwände in einem Schlitz nicht in parallelen Ebenen liegen (wie in der Zeichnung gezeigt), sondern divergieren. Da das Abfallen die größte Wirkung im Bereich der zentralen Vertiefung 12 hat, bedeutet dies, daß die Kante 20 der Seitenwand eine Richtung hat, die sich im allgemeinen unter einem kleinen Winkel zur wahren Ebene erstreckt, die sie einnehmen sollte (bei Fehlen des Abfallens). Eine solche Linie ist in F i g. 4 durch die gestrichelte Linie Y angegeben. Der genannte Winkel ist als Abfallwinkel bekannt

Die Wirkung des Metall-Abfallens kann vermindert werden, wenn der Hauptkegelwinkel des Kreuzschlitzes vermindert wird, was eine Verminderung des Abfallwinkels bedeutet. Es wurde gefunden, daß die Verminderung der Größe dieses Abfallwinkels sehr bedeutend zu einer Zunahme des Heraushebewiderstands beiträgt Somit folgt vom Gesichtspunkt der Kreuzschlitzkonstruktion, daß je kleiner der Hauptkegelwinkel umso besser der Widerstand gegen Herausheben ist

Aufgrund der Notwendigkeit des Einhaltens des genannten kommerziellen Faktors, nach dem eine Schraubenziehergröße bei mehreren unterschiedlichen Schraubengrößen verwendet werden sollte, besteht eine praktische Grenze für das Ausmaß, bis zu dem der Hauptkegelwinkel vermindert werden kann. Es mußte daher die Größe dieser unteren Grenze für den Hauptkegelwinkel festgelegt werden.

Hierzu wird auf F i g. 9,10 und 11 verwiesen.

Die ununterbrochenen Linien in den Spalten I, II und III von F i g. 9 stellen die Umrisse von Flachköpfen mit derzeitigen Kreuzschlitzen (d.h. gemäß DE-PS 11 79 769) dar. Hinsichtlich dieser Umrisse sind die Spalten I, II und III identisch, während die Reihen a,b,c und d die Schraubennormen 10, 8, 6 bzw. 5 in einem etwa zehnfachen Maßstab darstellen. Diese vier Größen wurden gewählt da sie sehr häufig gebraucht werden und noch wichtiger sind, da sie mit derselben Größe des entsprechend gestalteten Schraubenziehers (d. h. einem Schraubenzieher No. 2) eingedreht werden. Der Umriß des verbesserten Kreuzschlitzes nach der Erfindung ist gestrichelt dargestellt.

Bei der Verbesserung eines derzeit verwendeten Kreuzschlitzes sind auch zwei weitere Konstruktionskriterien zu erfüllen. Als erstes darf der umhüllende Durchmesser über den Schlitzen an der Oberseite des Kopfs nicht erhöht werden, da dies die Möglichkeit

eines Kopfbrechens während des Kaltformvorgangs des

Kreuzschlitzes einführt. Diese Durchmesser sind in Spalte \(a) bis (d) entsprechend mit den Symbolen Da, Db, Dc, Dt/bezeichnet. Als zweites darf mit Bezug auf Spalte \(a) als Beispiel

der Abstand zwischen der unterkopf gelegenen Schaftabrundungszone 2(a) und der unteren Ecke des Kreuzschlitzes 3(a) im herkömmlichen Kreuzschlitz nicht vermindert werden (vgl. 4(a) beim erfindungsgemäßen Kreuzschlitz), da sonst die Festigkeit des

Überganges Schaft-Kopf vermindert wird.

Die Konstruktion eines verbesserten Kreuzschlitzes mit vermindertem Hauptkegelwinkel muß daher wie folgt betrachtet werden. In Spalte \(a) wird durch den Punkt la, der beim

üblichen Gesamtdurchmesser der Flügel an der Oberseite des Kopfs angeordnet ist, eine Gerade 8a unter einem Winkel Θ', zur Hauptmittelachse der Schraube gezogen. Θ« ist der halbe Kegelwinkel (d.h. eine Hälfte des Hauptkegelwinkeis). Ein Bogen mit dem Radius R, (geschlagen von der Mitte des unterkopf gelegenen Abrundungsradius) wird durch den Punkt 3a gezogen, der die untere Ecke des derzeitigen bekannten Kreuzschlitzes darstellt Der Schnittpunkt dieses Bogens mit der Geraden 8a bildet die untere Ecke des neuen Kreuzschlitzes und genügt der Bedingung, daß der Abstand zur unterkopf gelegenen Abrundungszone 2a der gleiche wie bisher ist Der Punkt 4a bestimmt auch den Durchmesser am Boden des neuen Kreuzschlitzes (mit d'_a bezeichnet). Dieser Durchmesser muß in den Kopfgrößen für die Schraubennormen 8,6 und 5 (gezeigt in den Reihen b, c bzw. d) beibehalten werden, um die Verwendung eines Schraubenziehers einer einzigen Größe zu ermöglichen.

Es wird nun die Konstruktion des neues Kreuzschlit-

zes für die Schraubennorm 8 erläutert Es wird durch den Punkt \b, der am vorhandenen Durchmesser Db für den gegenwärtig bekannten Kreuzschlitz angeordnet ist, eine Gerade unter einem Winkel θ '* zur Hauptschraubenachse gezogen. Der Punkt 4b liegt auf dieser Geraden am Durchmesser d'b- Dies wiederum stellt den Boden des neuen Kreuzschlitzes dar. Die Konstruktion der Kreuzschlitze für die Schraubennormen 6 und 5 erfolgt genau in derselben Weise, in der Spalte \(a) bis (d) stellen die gestrichelten Geraden die neuen

Kreuzschlitze dar. Es sei darauf hinsewiesen, daß

θ '„=θ '/,=θ Ό= θ 'd und d'„=d'_b= d'c= d'o. Es ist auch ersichtlich, daß die oben angegebenen Festigkeitserfordernisse von Kopf zu Schaft erfüllt werden, da die Punkte 4b, 4c und 4d außerhalb der entsprechenden Bögen mit den Radien Rb, Rc und Rd liegen.

Das gesamte Vorgehen wurde in Spalte \\(a) bis (d) mit einem ähnlichen Wert für den Winkel θ wiederholt, d. h. θ "a usw. ist kleiner als θ '„ usw.

Es werden nun die Spalten \(d) und \\(d) hinsichtlich der sich ergebenden Tiefen der neuen Kreuzschlitze in den Schrauben der Schraubennorm 5 verglichen. Diese sind mit h' und h" bezeichnet Es ist unmittelbar

offensichtlich, daß bei kleinerem Kegelwinkel die Tiefe des Kreuzschlitzes vermindert wird, d. h. h" ist kleiner als h'. Durch eine graphische Darstellung kann veranschaulicht werden, wie die Tiefe des Kreuzschlitzes in einer Schraube der Schraubennorm 5 sich entsprechend dem gewählten Winkel θ ändert. Eine derartige graphische Darstellung ist in Fig. 10 gezeigt und zeigt unmittelbar, daß bei einem Winkel von etwa 14° (d. h. bei einem Hauptkegelwinkel von 28°) die Tiefe des Kreuzschlitzes in einem Kopf der Schraubennorm 5 den Wert Null erreichen würde.

Bei weiterer Betrachtung dieses Gesichtspunkts wird als nächstes auf die Spalte III hingewiesen bei einem antreibenden Eingriff zwischen dem Schraubenzieherflügel und der Schlitzwand.

Das Folgende beruht auf einer Betrachtung des theoretischen Falls des Vorhandenseins einer Seitenflächenberührung zwischen dem angetriebenen Flügel und der Schlitzwand. Dies ist nahezu vereinbar mit dem praktischen Fall einer Kantenberührung, weil, wenn einmal der Zustand hergestellt ist, bei dem kein herausheben stattfindet (unabhängig vom ausgeübten Drehmoment), dann eine weitere Zunahme des Drehmoments zu einer Berührungsfläche zwischen dem Schraubenzieherflügel und der Schlitzwand führt unter entsprechender Zunahme von einer leeren Fläche einer Kantenberührung zu einer vollen Fläche einer Seitenflächenberührung.

In der Spalte IH^nähert das Trapez la 6a 5a 3a sich der antreibenden Fläche je Schlitz des gegenwärtig bekannten Kreuzschlitzes an. Das Trägheitsmoment dieser Fläche um die Hauptschraubenachse stellt eine Angabe des Drehmoments dar, das der Kreuzschlitz übertragen kann. Um diese Flächenträgheitsmomente an Schrauben unterschiedlicher Größe zu vergleichen, müssen sie als ein Verhältnis des polaren Trägheitsmoments des Kerndurchmessers des Schafts oder der Einfachheit wegen der dritten Potenz des Kerndurchmessers ausgedrückt werden. Diese Momentenverhältnisse sind für den derzeitigen Kreuz-Schlitz in F i g. 11 (an der Ordinate von 26°) für alle in Betracht gezogenen vier Schraubengrößen angegeben. Es sei erwähnt, daß das Verhältnis für die Schraubennorm No. 10 am kleinsten ist und etwa 0,074 beträgt Es sei in Betracht gezogen, daß wenn dieses Verhältnis von 0,074 für eine gängige Kreuzschlitz-Schraube der Schraubennorm No. 10 ausreicht, sie dann auch für den verbesserten Kreuzschlitz in einer Schraube der Schraubennorm No. 5 ausreichen sollte. In Spalte \\\(a) nähert sich das Trapez la 6a 7a 4a dem antreibenden Bereich des neuen Kreuzschlitzes entsprechend der Spalte \(a) gezeigten Form an. Ähnliche Trapeze sind in den Spalten Ul(b), Ulfe) und lllfd) dargestellt Mit diesen können die Verhältnisse der Flächenträgheitsmomente bezüglich der polaren Trägheitsmomente des Kerndurchmessers berechnet werden. Somit kann für jede Schraubennorm eine Kurve aufgetragen werden, die die Abhängigkeit dieses Momentenverhältnisses über dem halben Kegelwinkel θ darstellt Ein solcher Satz von Kurven ist in F i g. 11 gezeigt Hieraus ist ersichtlich, daß bei 0 = 19° das Momentenverhältnis für die Schraubennorm No. 5 bereits im Bereich desjenigen für die bisher bekannte Schraubennorm No. 10 liegt Der Wert von 20° liegt daher ein wenig auf der sicheren Seite und wird somit als der bevorzugte Wert (d. h. Hauptkegelwinkel = 40°) für den verbesserten Kreuzschlitz nach der Erfindung gewählt und stellt auch die untere Grenze für den Bereich der möglichen Werte für den Hauptkegelwinkel dieses Kreuzschlitzes dar.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß das verbesserte Heraushebeverhalten des Kreuzschlitzes noch mit einem Hauptkegelwinkel erhalten werden kann, der um einige Grade größer als 40° ist. Diese Erfahrung führt dazu, daß ein Wert von 45° für die praktische obere Grenze für den Wert des Hauptkegelwinkels anzunehmen ist, bei dem das Heraushebeverhalten unter den schlechtesten Bedingungen noch merklich besser als beim bekannten Kreuzschlitz ist. Unter den »schlechtesten Bedingungen« ist der Fall eines Schraubenkopfes mit maximalem Abfallwinkel und maximalem Reibungskoeffizienten zwischen dem Material der Schraube und demjenigen des Schraubenziehers zu verstehen. Der Reibungskoeffizient verändert sich entsprechend dem Material der Schraube und entsprechend dem Vorliegen irgendeiner Oberflächengüte, etwa dem Kadmieren. In der Praxis ist festzustellen, daß der niedrigste Reibungskoeffizient etwa 0,1 für eine kadmierte Schraube und für andere Materialarten etwa 0,15 bis 0,2 beträgt.

Wie obenerwähnt, wurde gefunden, daß im Gegensatz zur Erwartung das Heraushebeverhalten des verbesserten Kreuzschlitzes bei Verwendung mit dem bekannten Schraubenzieher besser als dasjenige des bekannten Kreuzschlitzes ist. Fachleute waren immer der Meinung, daß der Schraubenzieher in den Kreuzschlitz passen und den gleichen Hauptkegel wie der Kreuzschlitz haben muß. Es wurde nun gefunden, daß dies nicht so ist und daß, obwohl es noch andere nicht bekannte Gründe für das oben genannte verbesserte Verhalten geben kann, der Hauptgrund hierfür vermutlich in folgendem zu sehen ist:

Fig.6 ist ein Diagramm, in dem der Umriß des bekannten Kreuzschlitzes (ausgezogene Linien) einem Umriß des verbesserten Kreuzschlitzes (strichpunktierte Linien) überlagert ist. Der Winkel zwischen den Linien 22 ist der Hauptkegelwinkel, während die Linie 23 die Basisebene des verbesserten Kreuzschlitzes ist. Fig.8 ist ein Diagramm der Spitze des bekannten Schraubenziehers, wobei der strichpunktiert gezeigte Teil der Teil ist, der weggeschliffen wird, wenn dieser Schraubenzieher für den verbesserten Kreuzschlitz verwendet werden soll. Stellt man sich nun diesen Schraubenzieher in den verbesserten Kreuzschlitz eingesetzt vor, dann ist die Schraubenzieherspitze im Umriß durch die ausgezogenen Linien 24 und die strichpunktierte Linie 23 dargestellt Weil der Hauptkegelwinkel des verbesserten Kreuzschlitzes kleiner als derjenige des Schraubenziehers ist, dringen die Kantenflächen 25 der Schraubenzieherflügel tiefer in die Schlitze des Kreuzschlitzes ein, als es die Kantenflächen eines Schraubenziehers tun würden, der den gleichen Kegelwinkel wie der Kreuzschlitz hätte (unter Beachtung der oben angegebenen normalen Maschinenbauspiele). Folglich ist bei Ausübung eines Drehmoments auf den Schraubenzieher der Berührungspunkt zwischen der Seitenfläche des Schraubenziehers und der Schlitzwand (X in F i g. 4) nun beim oder näher am äußersten Ende der Kante der Schlitzwand (vgl. X' in Fig.6). Somit befindet sich dieser Berührungspunkt an oder näher an der Stellung, wo die Wirkung des Metallabfallens Null oder ein Minimum ist Somit ist der Abfallwinkel gleich Null oder ein Minimum. Folglich sind die Bedingungen für den Widerstand gegen Herausheben günstiger als beim entsprechenden Fall der bekannten Kreuzschlitz-Schraubenzieher-Kombination.
Da ferner die Berührungsstellung zwischen dem

Schraubenzieherflügel und der Schlitzwand (X') weiter von der Schraubenachse entfernt ist, ist der Momentenarm des ausgeübten Drehmoments beim verbesserten Kreuzschlitz und dem bekannten Schraubenzieher größer als bei der entsprechenden Kombination des, bekannten Kreuzschlitzes mit dem bekannten Schraubenzieher.

Ein weiterer sich aus dem verbesserten Kreuzschlitz ergebender Vorteil ist aus F i g. 7 und ferner aus F i g. 6 ersichtlich.

Wie erwähnt, stellen die ausgezogenen Linien in F i g. 6 den Umriß des bekannten Kreuzschlitzes und die strichpunktierten Linien den Umriß des verbesserten Kreuzschlitzes dar. An der Mündung wurde der zwischen den äußeren Enden gegenüberliegender Schlitze gemessene Durchmesser beim verbesserten wie auch beim bekannten Kreuzschlitz beibehalten, um die Gefahr der Schwächung des Kopfs zu vermeiden, die Anlaß zum Brechen während der Formung des Kreuzschlitzes geben könnte.

Der schraffierte Teil in Fig.7 ist ein Querschnitt durch den bekannten Schraubenzieher, der zur Anpassung an den bekannten Kreuzschlitz geformt wurde (d. h. mit einem Querschnitt längs der gestrichelten Linie 26 in Fig.8), wobei die Spitze des Schraubenziehers dem Kreuzschlitz unvorschriftsmäßig dargeboten wurde, so daß die Schraubenzieherflügel 25 anstatt in die Schlitze 27 einzugreifen in den breitesten Teil jedes V-förmigen Tals 28 eingreifen. Beim verbesserten Kreuzschlitz jedoch, vgl. Fig.5, wurde wegen der Verminderung des Hauptkegelwinkels die gesamte axiale Tiefe des Kreuzschlitzes vermindert, während der zwischen den Basen diametral gegenüberliegender Schlitze am inneren Ende des Kreuzschlitzes gemessene Abstand C im Vergleich zum entsprechenden Abstand D im bekannten Kreuzschlitz vergrößert ist. Daraus folgt, daß ein genau an den verbesserten Kreuzschlitz angepaßter Schraubenzieher (d.h. mit demselben Kegelwinkel) Flügel hat, die axial kürzer als die Flügel des bekannten Schraubenziehers sind. Der Abstand zwischen den äußersten Kanten gegenüberliegender Schraubenzieherflügel am Ende des Schraubenziehers entspricht ebenfalls dem Abstand C, der größer als der Abstand D zwischen den äußersten Spitzen diametral gegenüberliegender Schraubenzieherflügel beim bekannten Schraubenzieher ist.

Aus Fig.7 ist ersichtlich, daß die Zunahme des Abstands zwischen den äußersten Spitzen diametral gegenüberliegender Schraubenzieherflügel bei einer solchen Schraubenzieherform, die genau dem verbesserten Kreuzschlitz (gezeigt in strichpunktierten Linien 29) entspricht, bedeutet, daß dieser Abstand C nun größer als der Abstand £? zwischen dem breiiesieii Teil eines V-förmigen Tals und dem breitesten Teil des diagonal gegenüberliegenden Tals ist Dies bedeutet daß, wenn der Schraubenzieher in der in F i g. 7 gezeigten Weise an dem Kreuzschlitz unvorschriftsmäßig angesetzt ist, die Schraubenzieherflügel keinen Eingriff mit den V-förmigen Tälern herstellen können, womit ein unvorschriftsmäßiger Eingriff des Schraubenziehers mit dem Kreuzschlitz zwangsläufig ausgeschlossen ist

Sogar wenn bei Verwendung der verkürzten Form des bekannten Schraubenziehers dessen abgeschliffenes Ende auf der Linie 30 verläuft (F i g. 8), ist es ersichtlich, daß dieselben Bedingungen Anwendung finden und ein unvorschriftsmäßiger Schraubenziehereingriff mit dem verbesserten Kreuzschlitz nicht stattfinden kann.

Es wird noch ein weiterer Vorteil erzielt bei der Verwendung des bekannten Schraubenziehers (wie erwähnt verkürzt) zusammen mit dem verbesserten Kreuzschlitz, und zwar bei Anwendungen, in denen eine Schraube in einem beschränkten Raum eingedreht werden muß, und es nicht möglich ist, die Achse des Schraubenziehers richtig mit der Achse der Schraube auszufluchten. Beispielsweise beim Eindrehen einer Schraube in ein Werkstück angrenzend an eine Ecke

ίο kann es nötig sein, den Schraubenzieher gegenüber der Achse der Schraube um einen Winkel von bis zu 6° oder 7° zu kippen, weil das von der Ecke gebildete Hindernis kein genaues Ausfluchten des Schraubenziehers mit der Schraubenachse gestattet Bei Verwendung eines Schraubenziehers, der der Form des Kreuzschlitzes in der Schraube genau entspricht, ist es sehr schwierig, die Sehraube zufriedenstellend ganz einzudrehen, und es kommt häufig vor, daß, wenn sich die Schraube der Endlage nähert, der erhöhte Widerstand ein Herausheben des Schraubenziehers mit dem Ergebnis bewirkt, daß die Schraube in den meisten Fällen nicht ganz eingedreht werden kann. Jede beim Versuch die Schraube ganz einzudrehen angewendete übermäßige Kraft ergibt für gewöhnlich ein Ausräumen des Kreuzschlitzes oder ein Brechen des Schraubenschafts. Bei Verwendung des bekannten Schraubenziehers in Verbindung mit dem verbesserten Kreuzschlitz ist jedoch, weil der Hauptkegelwinkel des Schraubenziehers größer als derjenige des Kreuzschlitzes ist, ein Winkelspiel in der Größenordnung von 6° zwischen den Basen der Schlitze des Kreuzschlitzes und den entsprechenden Stirnseiten der Schraubenzieherflügel vorhanden, wenn der Schraubenzieher axial in den Kreuzschlitz gesteckt wird, mit dem Ergebnis, daß der Schraubenzieher um diesen Winkel von der Achse der Schraube weg gekippt werden kann, wobei die Flügel des Schraubenziehers noch in zufriedenstellendem antreibendem Eingriff mit den Schlitzen des Kreuzschlitzes bleiben. Es ist ersichtlich, daß, weil die Seitenwände der Schlitze des verbesserten Kreuzschlitzes nicht völlig parallel sind, sondern, wie obenerwähnt, einen bestimmten »Anzug« haben, beim Kippen des Schraubenziehers gegenüber dem Kreuzschlitz und in Richtung von zwei gegenüberliegenden Flügeln die verbleibenden beiden gegenüberliegenden Flügel, die im rechten Winkel zu den ersten Flügeln stehen, wegen dieser geringfügigen Abschrägung oder dieses Anzugs an den Wänden der Schlitze ebenfalls kippen können. Tests haben bewiesen, daß mit dieser Fähigkeit zum Kippen des bekannten Schraubenziehers im Eingriff mit der verbesserten Form des Kreuzschlitzes es möglich ist, Schrauben in solchen begrenzten Räumen zufriedenstellend ganz einzudrehen, wo eine völlige axiale Ausfluchtung des Schraubenziehers und der Schraube nicht möglich ist

Es wurden an einer Anzahl von Schrauben Tests ausgeführt, um zu zeigen, daß der Kreuzschlitz nach der Erfindung mit einem Hauptkegelwinkel von 40° tatsächlich übereinstimmend einen besseren Widerstand gegen Herausheben als der bekannte Kreuzschlitz ergibt Die für diese Tests verwendete Vorrichtung weist eine Form auf, in die eine zu untersuchende Schraube mit einer kleinen Endbelastung von 23 cm/kg geschraubt wird. Die Form enthält Dehnungsmeßstreifen, die das ausgeübte Drehmoment in dem Augenblick messen, in dem das Herausheben auftritt Die Ergebnisse einiger dieser Tests sind in F i g. 12,13,14 gezeigt
Um die Schrauben unter der Art von Bedingungen zu

testen, die den in der Praxis (z.B. auf einem Geschäftsfußboden) angetroffene·! ähnlich sind, wurde in der Testanlage der Schraubenzieherspitze eine Fehlausfluchtung von 5° gegenüber der einzudrehenden Schraube erteilt Als Schraube wurde eine Flachkopfschraube der Schraubennorm No. 6 gewählt, die eine übliche Größe ist und wegen ihres Flachkopfs wahrscheinlich einige der Wirkungen des Metall-Abfallens in ihrem Kreuzschütz aufweist Fig. 12 zeigt die Ergebnisse, die bei Tests mit No. 6 Schrauben mit dem bekannten Kreuzschlitz und unter Verwendung der bekannten Schraubenzieherspitzen erhalten wurden. Als erstes wurde beobachtet daß es nicht möglich war, mehr als zehn Schrauben mit einer Spitze einzudrehen, bis die Spitze so verbraucht war, daß sie ausgetauscht werden mußte, so daß für die achtzig getesteten Schrauben acht Spitzen benötigt wurden.

Aufgrund früherer Erfahrungen wurde ein Drehmoment von 51,8 cm/kg als maximales sicheres Drehmoment angewendet, das auf die No. 6 Schraube ausgeübt werden kann, da ein diesen Wert übersteigendes Drehmoment die Gefahr des Bruchs des Schraubenschafts unterhalb des Kopfs mit sich bringt Folglich wurde in den Tests von F i g. 12 das ausgeübte Drehmoment beim Wert von 51,8 cm/kg angehalten, sofern das Herausheben nicht vorher bei einem niedrigeren Drehmoment auftrat

Aus Fig. 12 ist ersichtlich, daß von den achtzig getesteten Schrauben nur sechs das sichere maximale Drehmoment ohne Auftreten des Heraushebens erreichten. Für den Rest trat das Herausheben bei sich weit verändernden Drehmomenten unterhalb dieses Werts auf, wobei einige Werte nur 23 cm/kg betrugen. Die Ergebnisse zeigten eine große Ungleichmäßigkeit des Verhaltens von einer Schraube zur anderen.

Fig. 13 zeigt die Ergebnisse, die mit Tests an No.6 Flachkopfschrauben mit dem verbesserten Kreuzschlitz und unter Verwendung des bekannten Schraubenziehers erhalten wurden, der, wie oben beschrieben, durch Wegschleifen eines Teils der Spitze verkürzt wurde. Als erstes ist zu bemerken, daß es möglich war, über sechzig Schrauben mit derselben Schraubenzieherspitze zu testen, da für die meisten Schrauben der Test unterbrochen wurde, wenn das sichere maximale Drehmoment von 51,8 cm/kg ohne ein Auftreten von Herausheben erreicht wurde. Folglich erlitt der Schraubenzieher durch die Wirkung des Heraushebens keine Beschädigung. In einigen wenigen Fällen wurde ein Drehmoment von über 51,8 cm/kg ohne ein Auftreten von Herausheben ausgeübt.

Einige der getesteten Schrauben waren kadmiert und sind in Fig. 13 mit X als die Fälle gekennzeichnet, in denen der Test vor Erreichen eines Drehmoments von 51,8 cm/kg beendet wurde, jedoch aufgrund eines Defekts des Schraubenkopfs und nicht wegen des Heraushebens. Die Erklärung hierfür liegt darin, daß die Kadmierung den Reibwiderstand zwischen dem Gewinde der Schraube und dem Material vermindert, von dem sie aufgenommen ist und auch den Reibwiderstand unterhalb des Schraubenkopfs mit dem Ergebnis vermindert, daß durch dasselbe Drehmoment im Schaft der kadmierten Schraube eine größere Spannung erzeugt werden kann als in einer ähnlichen mit keinem Überzug versehenen Schraube. Wenn kein Herausheben stattfindet, kann diese Zunahme der Spannungsbelastung ausreichen, ein Brechen des Schafts unterhalb des Kopfs zu verursachen.

Es wurden auch dieselben Tests an No. 6 Flachkopfschrauben mit dem verbesserten Kreuzschlitz ausgeführt, jedoch unter Verwendung des bekannten Schraubenziehers in seiner ursprünglichen Form (d. h. nicht verkürzt), VgL F i g. 14. Es wurde gefunden, daß die erhaltenen Ergebnisse in hohem Maß dieselben waren wie diejenigen der in Fig. 13 dargestellten Tests (d.h. längere Lebensdauer und gleichmäßig verbesserter Widerstand gegen Herausheben) mit der Ausnahme, daß im Fall von kadmierten Schrauben (in F i g. 14 mit X

ίο gekennzeichnet) eher ein Herausheben des Schraubenziehers bei einem niedrigeren Drehmoment als ein Schraubendefekt wie in den Tests von F i g. 13 stattfand. Die beschriebenen Tests zeigen, daß eine sehr bedeutende Zunahme der Lebensdauer des Schraubenziehers von dem verbesserten Kreuzschlitz erwartet werden kann, und daß zusätzlich auch Vorteile bei den Werkzeugen (d. h. den Prägestempeln) zu finden sind, die zur Formung des verbesserten Kreuzschlitzes verwendet werden.

Bei der gegenwärtigen komme/ziellen Ausführung des bekannten Kreuzschlitzes wird bei einem Versuch zum Verbessern des Widerstands gegen Herausheben der Kreuzschlitz so konstruiert, daß die antreibende Wand jedes Schlitzes in einer Ebene liegt die mit einem sehr kleinen Wink ·! nach außen von der Schraubenachse weg und abwärts von der Mündung des Kreuzschlitzes weg geneigt ist oder die antreibende Wand ist einfach ausgedrückt, hinterschnitten. Die gegenüberliegende Wand jedes Schlitzes weist einen ähnlichen jedoch einwärts gerichteten Neigungswinkel auf, um sie auf eine parallele Ebene zu bringen. Dies hatte jedoch niemals irgendeine ausgeprägte Wirkung in der Verbesserung des Widerstands gegen Herausheben, da es auf dem theoretischen Konzept einer Seitenflächenberührung eintreten sollte, die, wie gezeigt im allgemeinen in der Praxis nicht erreicht wird. Auch war diese Ausbildung des Kreuzschlitzes schwierig herzustellen. Die Prägestempel zum Formen der Kreuzschlitze waren schwer auszuführen und waren aufgrund des Fehlens der normalen positiven Anzugwinkel an den Seitenflächen des Prägestempels, die die antreibenden Wände der Schlitze bildeten, einem außergewöhnlichen Verschleiß unterworfen.

Beim verbesserten Kreuzschlitz kann der Prägestem-

pel in Übereinstimmung mit einer guten Schmiedepraxis die gewünschten positiven Anzugwinkel an allen Seitenflächen haben. Somit kann eine weitaus höhere Lebensdauer als im obigen Fall erzielt werden. Auch tragen der größere Oberflächenbereich der Prägestempelspitze und die flachere Tiefe des Kreuzschlitzes in Richtung auf eine längere Arbeitslebensdauer für den Prägestempel bei.

Gegen Ende der normalen Lebensdauer eines Prägestempels, der die verbesserten Kreuzschlitze herstellt, und aufgrund des normalen Verschleißes am Prägestempel besteht die Neigung zu einer geringeren Metallverschiebung bei der Formung des Kreuzschlitzes und es wird Üb'-rschußmetall im Kreuzschlitz hauptsächlich in den inneren Bereichen des Kreuzschlitzes zurückgelassen, die von der Spitze des Prägestempels gebildet werden, d.h. die inneren Bereiche des Kreuzschlitzes werden im Vergleich mit einem zu Beginn der Lebensdauer des Prägestempels gebildeten Kreuzschlitz ein geringes Untermaß haben. Dies be unträchtigt jedoch nicht das Verhalten des am Ende der Lebensdauer des Prägestempels hergestellten Kreuzschlitzes, da das oben genannte Winkelspiel zwischen dem verbesserten Kreuzschlitz und dem

bekannten Schraubenzieher ausreicht, um jegliches Oberschußmetall im Kreuzschlitz aufzunehmen.

Die Erfindung umfaßt in ihrem Bereich auch einen neuartigen Schraubenzieher zur Verwendung mit dem verbesserten Kreuzschlitz. Eine Ausführungsform eines solchen Schraubenziehers zu- Verwendung mit dem Kreuzschlitz von Fig. 1 und 2 ist in Seiten- und Endansicht in Fig. 15 bzw. 16 gezeigt Der Schraubenzieher weist Flügel 30 und V-förmige Rippen 31 auf für einen Eingriff in den Schlitz bzw. die V-förmigen Täler _m im Kreuzschlitz. Diese Flügel und Rippen sind am Ende eines Schafts 32 an der Spitze des Schraubenziehers ausgebildet Der Schaft 32 kann ein kurzer Schaft etwa für eine bei einem Kraftwerkzeug zu verwendende Spitze, oder ein langer Schaft mit einem Handgriff am Ende für Handbetrieb sein. Der öffnungswinkel des Kegels (oder der Pyramide), der (die) die Oberflächen der Außenseiten der Flügel 30 enthält hat eine Größe von 40° bis 45° und beträgt bei der bevorzugten Ausführungsform 40°. Diese neuartige Form eines >₍i Schraubenziehers, die mit dem verbesserten Kreuzschlitz vereinbar ist, wird bevorzugt zum Eindrehen von selbstschneidenden und selbstbohrenden/-schneidenden Schrauben, wo ein guter Sitz im Kreuzschlitz sehr erwünscht ist um den Schraubenzieher in tatsächlicher :=, Ausfluchtung mit dem Kreuzschlitz zu halten. Auch möchten einige Benutzer gerne eine Schraube auf das Ende des Schraubenziehers stecken können, wenn sie eine Schraube unter beengten Bedingungen verwenden.

Auch hier wird dieser Schraubenzieher bevorzugt Wenn auch sieht wesentlich, wird somit diese neuartige Form eines Schraubenziehers in bestimmten Fällen bevorzugt

Aus diesem Grund beruht die Berechnung des bevorzugten und minimalen Hauptkegelwinkels von 40° (vgL Fig.9) auf der Kombination des verbesserten Kreuzschlitzes und dem neuartigen angemessenen Schraubenziehers zur Vorsehung des theoretisch vollkommenen Falls. Aufgrund der angegebenen Tests wurde jedoch gezeigt daß das verbesserte Heraushebeverhalten des Kreuzschlitzes der Erfindung auch noch bei Verwendung der bekannten Form des Schraubenziehers erzielt wird (Hauptkegelwinkel 52°).

Die Erfindung umfaßt innerhalb ihres Bereichs auch einen neuartigen Prägestempel zum Bilden eines Kreuzschlitzes in einem Schraubenkopf, was in der teilweisen Seitenansicht von Fig. 17 und in der Endansicht von Fig. 18 gezeigt ist Der Prägestempel weist einen Körper 40 und eine Vertiefung 41 auf zur Bildung der gewünschten Form des Kopfs, wobei die überstehende Spitze des Prägestempels Rippen 42, die die Schlitze des Kreuzschlitzes bilden, und V-förmige Rippen 43 aufweist die die in F i g. 1 und 2 gezeigten V-förmigen Täler bilden, wobei der Öffnungswinkel des Kegels (oder der Pyramide), der (die) die Außenseiten der Rippen 42 enthält eine Größe im Bereich von 40° bis 45° und bei der bevorzugten Ausführungsform eine Größe von 40° aufweist

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schraube mit einem einen Schraubenzieher aufnehmenden in einem Ende eingepreßten Kreuzschlitz mit einer mittleren Vertiefung und vier radial hiervon ausgehenden um 90° darum herum versetzten Schlitzen, von denen jeder einen radial auswärts ragenden Flügel am Schraubenzieher aufnehmen kann, wobei die äußere Wand jedes Schlitzes Tei! eines Kegel- oder Pyramidenstumpfs ist, der koaxial zur Achse der Schraube ist und dessen großer Durchmesser sich am äußeren Ende des Kreuzschlitzes befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkegelwinkel (2 Θ) des Kreuzschlitzes im Bereich von 40° bis 45° liegt

2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkegelwinkel (2Θ) des Kreuzschlitzes 40° beträgt

3. Schraube nach Anspruch 1 oder 2 mit V-förmigen Tälern in den Wänden der mittleren Vertiefung des Kreuzschlitzes an Stellen zwischen in Umfangsrichtung aneinandergrenzenden Schlitzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den innersten Enden der Basen diametral gegenüberliegender Schlitze (13) größer als der Abstand zwischen den breiten Teilen zweier diametral gegenüberliegender V-förmiger Täler (28) ist.

4. Schraubenzieher für eine Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Spitze mit sich radial erstreckenden Flügeln, die in die Schlitze eingreifen und im wesentlichen deren Gestalt entsprechen, dadurch gekennzeichnet daß der Öffnungswinkel des Kegels oder der Pyramide, die die Oberflächen der äußeren Kanten der Flügel (30) enthält, im Bereich von 40° bis 45° liegt.

5. Schraubenzieher nach Anspruch 4 zur Verwendung mit einer Schraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel 40° beträgt

6. Prägestempel zur Bildung eines Kreuzschlitzes nach einem der Ansprüche 1 bis 3 im Kopf einer Schraube, mit einer Vertiefung zur Bildung des Kopfs der Schraube, wobei zentral von der Vertiefung eine Spitze mit radialen Rippen übersteht zur Bildung der Schlitze des Kreuzschlitzes, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel des Kegels oder der Pyramide, die die Oberflächen der Außenkante der Rippen (42) enthält, 40° bis 45° beträgt.

7. Prägestempel nach Anspruch 6 zur Bildung eines Kreuzschlitzes nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel 40° beträgt

8. Schraubenzieher für eine Schraube mit einem Kreuzschlitz nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch vier radiale Flügel (30) mit einem Hauptkegelwinkel von 52°.