DE2929887A1 - Kreuzloch-schraube - Google Patents

Description

Kreuzloch-Schraube

Die Erfindung betrifft Kopfschrauben u.dgl., in deren Kopf ein Kreuzloch ausgebildet ist. Insbesondere bezieht sie sich auf eine verbesserte Lochaussparung für die Köpfe derartiger Schrauben.

Schrauben und ähnliche Befestigungsmittel, bei denen der Kopf mit einem Kreuzloch versehen ist, in das ein Schraubendreherwerkzeug eingreift, und die im allgemeinen als "Phillips-Kopf"- oder "Phillips-Typ"-Schrauben bezeichnet werden, sind bekannt und werden auf vielen Anwendungsgebieten häufig verwendet. Bei Schrauben dieser Art, die beispielsweise in den US-PSai 2 046 839, 2 084 079, 3 025 896, 3 108 623 und 3 237 506 beschrieben sind, weist die Aussparung eine zentrale Vertiefung und viele mit dieser in Verbindung stehende radial gerichtete Schlitze auf. Das zugehörige Schraubendreherwerkzeug ist mit einer entsprechenden Anzahl von Rippen versehen, die in die Schlitze des Schraubenkopfes so eingreifen, daß ein Herausrutschen des Schraubendrehers aus der Schraubenkopfvertiefung verhindert wird. Bei einer herkömmlichen Schraube mit einem einzigen Schlitz, die von einem Flachklingen-Schraubendreher betätigt wird, kann sich ein solches Herausgleiten des Schraubendrehers leicht ergeben.

Zur Herstellung von Phillips-Schrauben wird bisher der 5 vorgeformte vergrößerte Kopf mit einem Stauchwerkzeug, das die Konturen der gewünschten Aussparung aufweist,

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aus einem geeigneten Rohling gestaucht. Da die angebrachte Aussparung recht genau zu einem Standard-Schraubendreherwerkzeug passen muß, müssen die zulässigen Abweichungen der Größe und Form der in den Schraubenkopf eingeformten Aussparung innerhalb verhältnismäßig enger Grenzen kontrolliert werden. Die Lebensdauer eines Oberstempels zur Herstellung der Aussparung ist recht kurz, da der Stempel rasch verschleißt und daher schließlich eine Aussparung formt, die zu klein ist, um ein Standardwerkzeug aufzunehmen. Zusätzlich ist der Oberstempel wegen der auf ihn wirkenden hohen örtlichen Kräfte außerordentlich bruchanfällig. Die verhältnismäßig kurze Lebensdauer und hohe Bruchanfälligkeit von bisher zur Anfertigung von Phillips-Schrauben benutzten Oberstempeln führt zu unerwünschten zusätzlichen Kosten bei der Herstellung derartiger Schrauben.

Bei vielen gewerblichen Verwendungen der Phillips-Schrauben ist es erwünscht, daß die Schraube mit dem Schraubendreher reibungsschlüssig so zusammengreift, daß sie ihre Stellung auf dem Werkzeug unabhängig von seiner Ausrichtung beibehält, wodurch das Einsetzen solcher Schrauben an schlecht zugänglichen Stellen erleichtert wird. Zur Erzielung dieses Resultates wurde die Originalform der Phillips-Lochaussparung beispielsweise gemäß US-Patenten 2 402 342, 2 474 994 und 2 588 404 abgewandelt, um einen Reibungsschluß zwischen dem Schraubenkopf und dem Schraubendreherwerkzeug hervorzurufen.

Gemäß der Erfindung wird eine Phillips-Schraube mit einer verbesserten Aussparung versehen, deren Form die Lebensdauer eines Oberstempels verlängert, wenn sie in üblicher Weise unter Verwendung eines geeigneten Oberstempels angebracht wird. Außerdem hat die verbesserte Aussparung gemäß

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der Erfindung eine Form, die einen ausreichenden Reibungsschluß zwischen der Schraube und dem Schraubendreherwerkzeug vermittelt, damit das Schraubendreherwerkzeug als Mittel zum Einsetzen der Schraube in eine gewünschte Stelle dienen kann. Die verbesserte Aussparung erlaubt außerdem ein schnelleres Plattieren oder Elektrobeschichten mit einem gewünschten Überzugsmaterial und hat zudem den Vorteil geringerer Rissebildung am Umfang der Aussparung.

Kurz gesagt, hat die erfindungsgemäße Schraube eine Aussparung mit einem zentralen Lochteil, dessen Wand auf einer kegelstumpfförmigen Fläche liegt. Von dem zentralen Lochteil gehen mehrere radial gerichtete Schlitze aus, die die Rippen eines geeigneten Schraubendreher-Werkzeuges aufnehmen. Wegen der kegelstumpfförmigen Fläche des Lochteiles ist die Wand der Aussparung zwischen benachbarten Schlitzen konkav und nicht konvex, wie bei der herkömmlichen Phillips-Aussparung. Jeder Schlitz ist durch zwei gegenüberliegende Wandflächen definiert, die sich mit einer Grundfläche schneiden, welche längs der Schraubenachse radial einwärts und abwärts geneigt ist. Für wenigstens einen Teil der Länge der Schlitzgrundfläche ist die Verbindung zwischen wenigstens einer Seitenwand und der Grundfläche nicht scharf, sondern eher geeignet gekrümmt, wodurch bei Einsetzen des Schraubendreherwerkzeuges seine Rippe gegen die gekrümmte Fläche und die gegenüberliegende Seitenwand drückt und genügend Reibungsschluß hervorruft, um die Schraube unabhängig von der Ausrichtung des Werkzeuges auf diesem in Stellung zu halten.

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Der Grund des zentralen Lochteiles der Aussparung ist von einer konkaven Umfangsflache umgeben, und bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Umfangsflache von der kegelstumpfförmigen Seitenwand des Lochteiles durch eine zylindrische Fläche getrennt. Die Kontur des Aussparungsgrundes, die derjenigen des zu seiner Herstellung verwendeten Oberstempels entspricht, erzeugt in dem Oberstempel eine Verschleißfläche, die seine Lebensdauer erheblich verlängert.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, wobei zur Bezeichnung entsprechender Teile der verschiedenen Ansichten gleiche Bezugsziffern verwendet werden. Es zeigt:

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht einer Kopfschraube mit einer herkömmlichen Phillips-Lochaussparung gem. dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine Draufsicht der Kopfschraube nach Fig. 1 (Stand der Technik),

Fig. 3 eine schaubildliche Ansicht eines Schraubenkopfes zur Veranschaulichung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen,. Aussparung,

Fig. 4 eine Draufsicht des Schraubenkopfes nach Fig. 3, Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie 5-5 der Fig. 2 (Stand der Technik),

Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie 6-6 der Fig. 4, Fig. 7 einen Querschnitt längs der Linie 7-7 der Fig. 4, Fig. 8 einen Querschnitt längs der Linie 8-8 der Fig. 2, (Stand der Technk),

Fig. 9 eine Draufsicht des Kopfes einer Rundkopfschraube mit einer Ausführungsform der Erfindung, bei der die Breite des Grundes jedes Schlitzes konisch verläuft,

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Fig. 10 eine Draufsicht des Kopfes einer Rundkopfschraube zur Veranschaulichung einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der jeder Schlitz gleichmäßige Breite aufweist und der Kopf mit geraden Hilfsschlitzen versehen ist, damit die Schraube mittels eines Flachklingen-Schraubendrehers betätigt werden kann,

Fig. 11 ist eine Seitenansicht der Ausführungsform nach Fig. 10, die die in die Aussparung des Schraubenkopfes eingesetzte Spitze eines Phillips-Schraubendrehers zeigt, und Fig. 12 ist ein Teilschnitt längs der Linie 12-12 der Fig. 11 in vergrößertem Maßstab zur Veranschaulichung des Zusammengriffs zwischen einer Rippe des Schraubendrehers und einem Schlitz in der Aussparung des Schraubenkopfes.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren 3, 4, 6, 7, 10 und 11 veranschaulicht. Zum Vergleich mit der Erfindung ist außerdem in den Zeichnungen eine typische Ausführungsform einer Phillips-Kopfschraube dargestellt, die gemäß dem Stand der Technik hergestellt ist (Fig. 1,2,5 und 8).

Figuren 3 und 4 zeigen als typische Ausführungsform der Erfindung eine Schraube 10 mit einem Flachkopf 11 und einem Schaft 12. Der Kopf 11 weist eine Aussparung 13 auf, die aus einem zentralen Lochteil 14 besteht, der mit radial gerichteten Schlitzen 16 in Verbindung steht, Eine flache Ringnut oder Einkerbung 15 umgibt die Peripherie des Lochteiles 14. Die Ringnut 15 überlagert den normalerweise während der Herstellung der Schraube erzeugten Grat und dient außerdem zur Verhinderung einer die Oberfläche beschädigenden Bewegung der Schraubendreherspitze bei ihrem Herausgleiten aus der zentralen Lochaussparung.

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Jeder Schlitz 16 weist zwei gegenüberliegende Seitenwände 17 und 18 auf, die durch eine Grundwand 19 miteinander verbunden sind, welche längs der Schraubenachse nach unten und einwärts schräg geneigt verläuft. Die Seitenwände 21 des zentralen Lochteiles 14, die die Seitenwände von zwei benachbarten Schlitzen miteinander verbinden, liegen auf einer kegelstumpfförmigen Fläche. In Fig. 4 ist die Umrißlinie des zentralen Lochteiles 22 der herkömmlichen Phillips-Aussparung gemäß Fig. 1 und 2 gestrichelt veranschaulicht. Ein Querschnitt eines Lochteiles 14 zeigt Figur 6,und in diesen ist gestrichelt die Umrißlinie des Lochteiles 22 der Figur 1 eingezeichnet.

Die Zeichnungen lassen erkennen, daß der zentrale Lochteil 14 gemäß der Erfindung wesentlich größer als der Lochteil 22 des Standes der Technik ist. Daher ist der lochbildende Teil des zur Einformung der Aussparung 13 verwendeten Oberstempels wesentlich dicker und deshalb stärker und weniger bruchanfällig. Außerdem erleichtert der wesentlieh offenere Lochteil 14 gemäß der Erfindung eine Beschichtung oder Galvanisierung mit einem gewünschten Material, z.B. eine Verchromung über die gesamte Tiefe der Aussparung.

Bei der Ausführungsform nach Figuren 3 und 4 schneiden sich die Grundwand 19 und die Seitenwand 18 jedes Schlitzes 16 im wesentlichen rechtwinklig und bilden eine verhältnismäßig scharfe Verbindungslinie. Auf der gegenüberliegenden Seite jedes Schlitzes ist der entsprechende übergang zwischen Grundwand 19 und Seitenwand 17 nicht scharfwinklig, sondern als konkave Kurvenfläche 23 ausgebildet, die sich über wenigstens einen Teil der Länge der Grund-

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wand vom oberen Ende zum Grund des Schlitzes erstreckt. Die Kurvenfläche 23 wird in jedem Schlitz durch eine geeignete Gestaltung des zur Herstellung der Aussparung verwendeten Ober-Stempels erzeugt. Der Krümmungsradius der Kurvenfläche 23 kann über ihre Länge konstant sein oder er kann sich ändern. Insbesondere zur Verbesserung des Aussehens kann es erwünscht sein, eine Schrägschulter 24 an der Schnittstelle zwischen Kurvenfläche 23 und der Oberfläche des Schraubenkopfes auszubilden, damit die Aussparung ihr symmetrisch kreuzförmiges Aussehen behält.

Wie Figur 6 erkennen läßt, ist die Grundfläche 26 des zentralen Lochteiles 14 der Aussparung kugelig geformt (Radius R) und verläuft nicht scharf zugespitzt wie bei der bekannten Aussparung nach Fig. 5. Die größte Tiefe (D) des Lochteiles 14 längs der Achse des Schraubenkopfes ist jedoch mit der der bekannten Schraube identisch (Fig. 6), so daß der für die Schraube benutzte Schraubendreher gleich-tief in die erfindungsgemäße Aussparung eingreift. Der zur Ausbildung der Aussparung nach Fig. 6,d.h. einer Aussparung, die anstatt einer winkligen Kegelfläche (Fig. 5) eine kugelförmig abgerundete Grundfläche aufweist, verwendete Oberstempel veranlaßt das verdrängte Metall, in einer mehr axialen als radialen Richtung zu fließen, wodurch das Auftreten von Umfangsrissen in dem Schraubenkopf vermindert wird. Gleichzeitig schafft der zwischen der Grundfläche 26 des Lochteiles 14 und der Spitze eines herkömmlichen Phillips-Schraubendrehers vorhandene vergrößerte Raum eine Sammelzone für Schmutz oder andere Fremdteile die anderenfalls die Einführung des Schraubendrehers stören könnten.

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-ίο-Die Zeichnungen lassen erkennen, daß viele Übereinstimmungen zwischen der erfindungsgemäßen und der bekannten Aussparung vorhanden sind; insbesondere bezüglich mancher Abmessungen, die ermöglichen, daß die er findung sgetnässe Schraube mit einem Standard-Phillips-Schraubendreher betätigt wird. Figuren 2, 4, 6 und 7 zeigen, daß vor allem die folgenden Abmessungen im wesentlichen identisch bei der erfindungsgemäßen Schraube und einer herkömmlichen Phillips-Kopfschraube sind:

Die Breite jedes Schlitzes am oberen Ende B und am unteren Ende E der Aussparung,

der diametrische Abstand C zwischen den äußeren Enden gegenüberliegender Schlitze auf der Oberseite des Schraubenkopfes,

die maximale axiale Tiefe D der Aussparung, die axiale Tiefe F des Grundes jedes Schlitzes, und die radiale Länge G jedes Schlitzes, die zur Aufnahme des Schraubendreher-Werkzeuges zur Verfügung steht.

Aufgrund des Vorhandenseins der Ringvertiefung 15 bei dem erfindungsgemäßen Kreuzloch ist die wirksame Höhe A (Fig.6) des Schlitzes nicht gleich der Höhe der entsprechenden Abmessung A' des Kreuzloches gemäß dem Stand der Technik. Da jedoch der Außenrand der Grundfläche 26 des Lochteiles 14 der erfindungsgemäßen Aussparung tiefer liegt, ist die Abmessung A mindestens so groß wie die Abmessung A', so daß sich für die Erfindung kein Nachteil ergibt.

Fig. 7 zeigt eine bevorzugte Abwandlung der Aussparung nach Fig. 6. In dieser Figur ist die Grundfläche 27 des zentralen Lochteiles 30 zusätzlich zu ihrer kugelförmigen Kontur (Radius R) mittels einer schmalen zylindrischen Fläche 29, die an ihren Ecken gekrümmt ist, mit der Seitenwand 28 verbunden. Bei dem zur Bildung eines Loches

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dieser Gestalt benutzten Oberstempel,schafft die wirksame Zunahme der Masse,die aus dem Material zwischen der Grundfläche 27 des Lochteiles 30 und der gestrichelten Linie 31 in Fig. 7 bestehtfdie den Boden eines herkömmlichen Phillips-Loches darstellt, eine Verschleißfläche, die eine Abnutzung des Oberstempeis im Gebrauch zuläßt, wodurch die Dauer seiner Brauchbarkeit verlängert wird.

Fig. 9 zeigt ein erfindungsgemäßes Kreuzloch 32, das in eine Rundkopfschraube 33 eingeformt ist. Bei dieser Ausführungsform verlaufen die Seitenwände 34 und 36 jedes Schlitzes 37 in Richtung gegen die Schraubenspitze axial schräg gegeneinander. Die Verjüngung der Schlitze folgt der typischen Verjüngung, die für Phillips-Schraubendreher benutzt wird.

Fig. 10 veranschaulicht eine verbesserte Version der Aussparung nach Fig. 9, die zusätzliche Hilfsmittel aufweist, die das Betätigen der Schraube mit einem herkömmlichen Flachklingen-Schraubendreher erlaubender Kopf 38 ist mit zwei Schlitzen oder Kerben 39 und 41 versehen (Fig. 10), die rechtwinklig zueinander verlaufen und zwischen Schlitzen 42 der Schraubenaussparung angeordnet sind. Diese Anordnung verhindert Störungen zwischen den Kerben 39 und den Schlitzen 42 und verringert außerdem den abstützungsfreien Abstand zwischen den inneren Enden jeder Kerbe, wodurch das Ausmaß,in dem ein Flachklingen-Schraubendreher von dem Schraubenkopf gehalten und an einem Hineinrutschen in den zentralen Lochteil der Schraube gehindert wird,zunimmt. Gemäß Fig. 10 verlaufen die gegenüberliegenden Seitenwände 43 und 44 jedes Schlitzes 42 parallel zueinander und streben nicht aufeinanderzu,wie bei dem Beispiel der Figur 9. An einer Stelle unter der Oberfläche jedes

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Schlitzes 42 bis zum Schlitzgrund fortgesetzt, ist eine konkave Kurvenfläche 46 entlang der Verbindungslinie zwischen der Grundwand 47 und der Seitenwand 4 3 vorgesehen. In diesem Falle ist der Krümmungsradius der Kurvenfläche 46 nicht konstant, sondern nimmt gegen den Schlitzgrund zu. Dies erlaubt einige Größenabweichungen der Rippe des verwendbaren Schraubendreherwerkzeuges unter Beibehaltung eines Reibungsschlußes mit dem Schraubenkopf.

Die Funktion der Kurvenfläche, z.B. 23 oder 46, in der erfindungsgemäßen Aussparung bei der Schaffung eines Reibungsschlusses zwischen dem Schraubendreher und der Schraube, ist in den Figuren 11 und 12 veranschaulicht. Fig. 11 zeigt einen Teil der Spitze 48 eines üblichen Phillips-Schraubendrehers, die in das Kreuzloch des Kopfes 38 hineingesteckt ist. Die Rippe 49 der Spitze 48 dringt in den Schlitz 42 ein, bis die Ecke 51 der Rippe gegen die gekrümmte Kurvenfläche 46 an der Stelle 52 anliegt. Die sodann auf die Rippe ausgeübte Kraft veranlaßt sie zu einer Anlage gegen die Stelle 53 der gegenüberliegenden Seitenwand 44, wodurch sich ein Klemmsitz zwischen der Schraube und dem Schraubendreher 48 ergibt.

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Claims (4)

1. ANSPRÜCHE

   M y Schraube mit einem Kopf, in dem eine kreuzförmige Aussparung mit mehreren radial gerichteten Schlitzen ausgebildet ist, wobei die Aussparung der Aufnahme eines Schraubendrehers dient, der in die Schlitze eingreifende Rippen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (13) mit einem zentralen Lochteil (14) versehen ist, der eine im wesentlichen kegelstumpfförmige Seitenwand (21) und eine im wesentlichen aus einer Kugelfläche bestehende Grundfläche (26) aufweist, und daß die Schlitze (16) jeweils aus zwei gegenüberliegenden Seitenwänden (17,18) und einer im wesentlichen schräg verlaufenden Grundwand (19) bestehen, die die Seitenwände miteinander verbindet, und die an die eine Seitenwand (17) über eine konkave Kurvenfläche (23) angeschlossen ist, die sich über wenigstens einen Teil der Tiefe des Schlitzes (16) erstreckt, so daß bei Einführung des Schraubendrehers eine in einen Schlitz (16) in dem Schraubenkopf (11) eindringende Rippe des Schraubendrehers zwischen der konkaven Fläche (23) und der gegenüberliegenden Seitenwand des Schlitzes (16) ver-

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   klemmt wird, wodurch sich ein Reibungsschluß zwischen dem Werkzeug und der Schraube ergibt.
2. 2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (11) am Umfang des zentralen Lochteiles (14) der Aussparung (13) eine ringförmige Vertiefung (15) aufweist.
3. 3. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (43,44) jedes Schlitzes (42) im wesentlichen zueinander parallel verlaufen.
4. 4. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einer Kugelfläche gebildete Grundfläche (27) und die konische Seitenwand (28) des zentralen Lochteiles (30) mittels einer zylindrischen Fläche (29) miteinander verbunden sind.

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