DE60036128T2

DE60036128T2 - System bestehend aus einer schraube und einem werkzeug hierfür

Info

Publication number: DE60036128T2
Application number: DE60036128T
Authority: DE
Inventors: Jone Edland
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-10-08
Filing date: 2000-10-09
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2020-10-10
Also published as: US6951158B1; EP1230489B1; RU2002111412A; AU7693000A; CN1191435C; NO994934D0; WO2001027479A1; NO994934L; CN1384903A; DE60036128T3; DE60036128D1; EP1230489B2; AU779838B2; RU2262011C2; ATE371121T1; DK1230489T3; DK1230489T4; EP1230489A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System mit einer Schraube und einem Werkzeug; wobei eine Schraube einen Teil des Systems und ein Werkzeug einen Teil des Systems bildet, wie im Oberbegriff des Anspruchs 1, 4 oder 7 angegeben.
Es ist bekannt, dass Schrauben eine Anzahl an unterschiedlich geformten Schlitzen aufweisen. Der älteste Schraubenschlitz ist ein gerader Schlitz, welcher sich diametral über den Schraubenkopf erstreckt. Um solch eine Schraube zu schrauben, wird ein Schraubendreher verwendet, welcher eine flache Vorderseite mit einer geraden Vorderkante aufweist.
Der gerade Schlitz weist verschiedene, allgemein bekannte Nachteile auf. Daher wurden neue Schraubenschlitze mit dem Ziel entwickelt, diese Nachteile zu verhindern. Darunter gibt es die Kreuzschlitze, welche vor allem als Philips^®-Schlitze und Pozidrive^®-Schlitze erscheinen.
Ende der 1960er erschien der Torx^®-Schlitz. Dieser wurde in NO 128968 detailliert beschrieben. In Achsenrichtung weist dieser Schraubenschlitz die allgemeine Form eines Sterns mit sechs Punkten auf, wobei die Punkte leicht abgerundet sind. Die Wände des Schlitzes, welche sich nach unten in den Schraubenkopf erstrecken, sind gerade. Das Werkzeug wurde ausgestaltet, um zum Schlitz komplementär zu sein. Der Torx^®-Schlitz beseitigt viele der Nachteile, welche beispielsweise mit Kreuzschlitzen assoziiert werden. Trotzdem weist der Torx^®-Schlitz noch einige erhebliche Nachteile auf. Da die Wände gerade sind, wird die Schlitztiefe beschränkt sein, insbesondere bei konischen Schraubenköpfen oder so genannten Senkköpfen. Wenn die Tiefe zu groß wird, werden die Wände des Schraubenkopfes am Boden des Schlitzes sehr dünn werden und der Schraubenkopf kann in diesem Bereich leicht abbrechen.
Aufgrund der Beschränkung der Tiefe, wird der Eingriff zwischen dem Werkzeug und dem Schlitz nicht sehr gut sein und das Werkzeug kann beim Hinein- oder Herausschrauben der Schraube wackeln. Der beschränkte Eingriff zwischen dem Werkzeug und der Schraube verursacht auch, dass die Schraube sehr vom Werkzeug herunterhängt bzw. schlecht auf demselben sitzt, wenn das Werkzeug und die Schraube ungefähr horizontal gehalten werden. Für Handwerker, die sehr viele Schrauben schrauben müssen, ist es oft sehr wichtig, dass die Schraube auf dem Werkzeug hängt bzw. bleibt, bis die Schraube im Material hängen bleibt, in welches sie hineingeschraubt wird. Da das Werkzeug verschleißt, wird sich die Fähigkeit desselben zum Halten der Schraube verschlechtern.
Oft werden magnetische Schraubeinsatzhalter verwendet, damit die Schraube besser auf dem Werkzeug (dem Einsatz) sitzt/hängt. Der Einsatz kann jedoch leicht aus dem Schlitz rutschen, wenn die Richtung, in welcher das Werkzeug gehalten wird, von der Achsenrichtung der Schraube abweicht. Die Tiefe des Schlitzes ist gering und der Einsatz und der Schlitz weisen entgegengesetzte Toleranzgrenzen innerhalb der Toleranznorm auf. Außerdem bestehen nicht alle Schrauben aus magnetischen Materialien.
Es wurden verschiedene Versuche beim Ausgestalten von Schraubenschlitzen unternommen, die das oben erwähnte Problem verringern.
EP 1039151 zeigt eine TORX-Schraube mit einem entsprechenden Werkzeug. Die Schraube weist einen gewöhnlichen TORX-Schlitz und eine kreisförmige Aussparung unter demselben auf. Diese Aussparung weist den gleichen Durchmesser wie der Innendurchmesser des TORX-Schlitzes auf. Die Aussparung ist sehr flach. Zwar gilt, dass dieselbe verhindert, dass die Schraube vom Werkzeug abfällt, aber diese flache Aussparung weist tatsächlich sehr wenig Wirkung auf. Die gezeigte Schraube weist einen zylinderförmigen Kopf auf. Wenn der Kopf konisch wäre, müsste die Tiefe der Aussparung weiter verringert werden oder die Tiefe des Schlitzes verringert werden. In jedem Fall wäre es schwierig die Aussparung tiefer als gezeigt herzustellen, da der Durchmesser so groß ist.
US 6017177 zeigt eine Schraube mit einem TORX-Schlitz. Es werden mehrere Ausführungsformen gezeigt. Der TORX-Schlitz ist jedoch am Boden eines Hohlraums angeordnet. Unter dem TORX-Schlitz befindet sich eine Aussparung. Wenn der Schraubenkopf konisch wäre, wäre sehr wenig Platz für die Aussparung übrig. Folglich ist diese Schraubenart nur auf zylinderförmige Köpfe beschränkt.
Eine Schraube, welche einen Schlitz mit einem polygonalen Querschnitt aufweist, wurde in GB 2329947 beschrieben. Eine Ausführungsform zeigt einen Schraubenschlitz, welcher aus drei Stufen nach unten in den Schraubenkopf besteht. Die oberste Stufe weist die größte Querschnittsfläche, die nächste Stufe eine etwas kleinere Querschnittsfläche und die unterste Stufe die kleinste Querschnittfläche auf. Alle Stufen weisen einen polygonalen Querschnitt auf. Das Werkzeug zum Handhaben dieser Schraube enthält Stufen mit unterschiedlichen Querschnittsflächen, wobei jede Stufe eine Stufe im Querschnitt des Schlitzes komplementiert.
Eine Schraube, welche einen Schlitz aufweist, der im Prinzip mit dem oben erwähnten Schlitz identisch ist, wurde in GB 1150382 beschrieben. Dieser Schlitz besteht jedoch aus nur zwei Stufen.
Die oben erwähnten Schraubenschlitze weisen eine Anzahl an erheblichen Nachteilen auf. Da alle Stufen ausgestaltet wurden, um Torsion zu übertragen, wird selbst eine winzige Ungenauigkeit im Schlitz zu einem Versatz zwischen dem Werkzeug und einer der Stufen führen, wodurch folglich ein Einführen des Werkzeuges in den Schlitz erschwert oder unmöglich gemacht wird. Selbst wenn das Werkzeug in den Schlitz passt, kann ein Einführen immer noch schwierig sein. Das Werkzeug muss sehr sorgfältig mit dem Schraubenschlitz ausgerichtet werden, was offensichtlich zu einem Zeitverlust führt.
Der Schraubenschlitz weist eine komplexe Ausgestaltung auf und kann eine Erhöhung der Herstellungskosten verursachen. Diese Herstellungskosten werden jedoch im Vergleich zu den Kosten zum Herstellen eines so komplexen Werkzeugs wie dem, welches in den zwei oben erwähnten Veröffentlichungen gezeigt wird, noch gering sein. Daher sind die Kosten des Werkzeugs übermäßig hoch.
DE 4413782 zeigt eine Schraube mit einer ersten verjüngten Stufe zur Übertragung von Torsion, deren Oberseite einen kreisförmigen oder hexagonalen Querschnitt und deren Boden einen hexagonalen Querschnitt aufweist. Unter derselben befindet sich eine zweite hexagonale Stufe mit geraden Wänden.
Zusätzlich zu der Tatsache, dass dieses System mehrere der Nachteile aufweist, welche die ersten zwei erwähnten Schraubenschlitze kennzeichnen, wie beispielsweise die Komplexität und Kosten der Werkzeuge, weist der Schraubenschlitz nach DE 4413782 zudem einen erheblichen Nachteil auf. Wenn das Werkzeug während der Betätigung stückweise von der Schraube in Achsenrichtung weggezogen wird, wird sich das Werkzeug von der ersten verjüngten Stufe lösen. Dadurch wird die ganze Torsion nur durch die zweite Stufe übertragen. Diese Stufe weist einen wesentlich kleineren Durchmesser als die erste Stufe auf und die Belastung auf das Werkzeug und die Schraube erhöht sich erheblich. Folglich besteht ein Risiko, dass das Werkzeug zerstört oder die Öffnung „abgerundet" wird.
EP 257664 zeigt einen mit einem Kreuzschlitz versehenen Schraubenkopf, in welchem die obere Stufe ein herkömmlicher Kreuzschlitz ist und die untere Stufe ein Vieleck mit geraden Wänden ist. Sowohl ein herkömmlicher Schraubendreher für eine mit einem Kreuzschlitz versehene Schraube als auch ein speziell angepasster Schraubendreher können mit diesem verwendet werden. Dieser Schlitz weist auch viele der oben erwähnten Nachteile auf. Der speziell angepasste Schraubendreher ist komplex und kostspielig herzustellen. Er weist auch den Nachteil auf, welchen alle im Allgemeinen konischen Schlitze gemein haben, dass der Schraubendreher geneigt wird, um sich in Achsenrichtung von der Schraube zu entfernen. Wenn dies geschieht, wird die Kontaktfläche verringert und die Belastung auf den Schlitz und Schraubendreher zunehmen. Insbesondere wird die Belastung auf die untere Stufe mit dem kleineren Durchmesser zunehmen und das Werkzeug oder die Schraube können in diesem Bereich leicht beschädigt werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein System zu liefern, welches aus einer mit einem Schlitz versehenen Schraube und einem Werkzeug besteht, bei welchem ein guter Kontakt zwischen der Schraube und dem Werkzeug hergestellt wird, um zu ermöglichen, dass die Schraube auf dem Werkzeug gehalten wird, ohne von demselben abzufallen, und bei welchem ein guter Kontakt zwischen dem Schraubenschlitz und dem Werkzeug ohne das Risiko einer kleinen axialen Bewegung des Werkzeugs von der Schraube weg erzielt wird, welches das Risiko des Beschädigens des Schlitzes oder Werkzeugs erheblich erhöht; bei welchem ein Werkzeug erzielt wird, welches leicht herzustellen ist und nicht erhebliche Kostenerhöhungen verursacht; und bei welchem es möglich ist, ein herkömmliches, handelsübliches Werkzeug in einem Schraubenschlitz nach der vorliegenden Erfindung mit der gleichen Wirkung zu verwenden, wie wenn es in einem herkömmlichen, handelsüblichen Schraubenschlitz verwendet werden würde.
Es ist auch Aufgabe der vorliegenden die oben erwähnte Aufgabe zu erfüllen, ohne die Wände eines konischen Schraubenkopfes zu verdünnen.
Nach der vorliegenden Erfindung wird dies mittels den Charakteristiken erzielt, welche im kennzeichnenden Satz des Anspruchs 1, 4 oder 7 erscheinen.
Die Erfindung wird nun mittels eines Beispiels einer Ausführungsform in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in welchen:
1 einen Querschnitt durch einen vorderen Teil eines Werkzeugs nach der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 einen Querschnitt durch einen Schraubenkopf mit einem Schlitz nach der vorliegenden Erfindung zeigt, in welchem ein Werkzeug nach der vorliegenden Erfindung platziert wurde, und
3 eine Draufsicht eines Schraubenkopfes mit einem Schlitz nach der vorliegenden Erfindung ist.
Das Beispiel einer Ausführungsform zeigt einen Schraubenkopf mit einem TORX^®-Schlitz. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Schlitzart beschränkt und kann leicht an andere Schlitzarten angepasst werden, welche im Wesentlichen gerade Wände aufweisen. Eine Draufsicht eines Schraubenkopfes 1 mit einem TORX^®-Schlitz 2 wird in 3 gezeigt. Der Schlitz 2 ist eine Aussparung 3 im Schraubenkopf, welche als Stern mit sechs Punkten geformt ist und aus abgerundeten Punkten 4 besteht, welche sich von einem gedachten Kreis 5 nach außen erstrecken. Abhängig von der Drehungsrichtung wird ein Werkzeug 6 (siehe 1 und 2) die Kontaktflächen 7 und 8 auf der einen oder der anderen Seite jedes Punktes 4 in Eingriff nehmen.
2 zeigt einen Querschnitt durch den Schraubenkopf 1. Die Aussparung 3, deren Wände 9 in etwa gerade sind, erstreckt sich nach unten in den Schraubenkopf 1. Der Querschnitt der Aussparung 3 behält die Form eines Sterns mit sechs Punkten überall im Teil mit geraden Wänden bei. Die Tiefe der Aussparung 3 wird durch die zulässige Mindestwandstärke 10 am Boden der Aussparung 3 beschränkt.
Der Schraubenschlitz 2 nach der vorliegenden Erfindung weist zudem eine zentrale Aussparung 11 am Boden der Aussparung 3 mit sechs Punkten auf. Diese zentrale Aussparung 11 weist einen kreisförmigen Querschnitt und einen wesentlich kleineren Durchmesser als die Aussparung 3 auf. Die Wände 12 der zentralen Aussparung 11 können in etwa gerade sein, aber sind vorzugsweise derart leicht geneigt, dass der Boden 13 der Aussparung 11 einen etwas kleineren Durchmesser als der obere Teil 14 der Aussparung 11 aufweist.
Eine nach unten geneigte Übergangsfläche 15 ist zwischen dem oberen Teil 14 der zentralen Aussparung 11 und den Wänden 9 der Aussparung 3 mit sechs Punkten gebildet.
Das Werkzeug 6 weist einen Eingriffsabschnitt 16 auf, welcher ausgestaltet ist, um die Aussparung 3 in Eingriff zu nehmen. Die Form des Eingriffsabschnitts 16 komplementiert die Form der Aussparung 3, aber weist einen etwas kleineren Durchmesser als die Aussparung 3 auf, um zuzulassen, dass derselbe auf gleiche Weise wie bei bestehenden Werkzeug-Schlitz-Kombinationen ohne Schwierigkeiten in die Aussparung 3 eingeführt wird.
Das Werkzeug weist auch einen Mittelpunkt 17 mit einem kreisförmigen Querschnitt auf. Der Durchmesser des Mittelpunktes 17 ist etwas kleiner als der der zentralen Aussparung 11. Eine Oberfläche 18 erstreckt sich vom Mittelpunkt 17 zum Eingriffabschnitt 16. Der Neigungswinkel der Oberfläche 18 ist etwas kleiner als der der Übergangsfläche 15. Folglich ist ein Raum 19 zwischen den Oberflächen 15 und 18 gebildet, wenn ein Werkzeug 6 in den Schlitz 2 eingeführt wird. Der Raum 19 weitet sich zum Mittelpunkt 17 hin auf. Dies gewährleistet, dass das Werkzeug die Wände 9 der Aussparung 3 über die ganze Höhe der Aussparung 3 in Eingriff nimmt, wodurch der maximale Eingriff zwischen dem Eingriffsabschnitt 16 des Werkzeugs und der Aussparung 3 gewährleistet wird.
Zudem lässt der sich aufweitende Raum 19 im Fall von Schrauben, welche einer Oberflächenbehandlung unterzogen wurden, zu, dass sich jede überschüssige Beschichtung im Raum 19 sammelt, ohne den Eingriff zwischen dem Werkzeug und dem Schlitz zu behindern. Wenn kein Raum 19 vorgesehen ist, würde sich der Beschichtungsrest auf der Oberfläche 15 und am Boden 13 der Aussparung 11 absetzen und dadurch einen ausreichenden Eingriff zwischen dem Werkzeug 6 und dem Schraubenschlitz 2 verhindern.
Der Mittelpunkt 17 und die Aussparung 11 gewährleisten einen länger anhaltenden, effizienten Eingriff zwischen dem Werkzeug 6 und dem Schlitz und lassen zu, dass die Schraube durch Reibung auf dem Werkzeug bleibt, ohne abzufallen. Die winkelförmige Bewegung (Wackeln) zwischen dem Werkzeug und der Schraube wird auch erheblich verringert.
Der Mittelpunkt 17 kann, wie gezeigt, eine Länge aufweisen, welche kürzer als die Höhe der Aussparung 3 ist, um zu ermöglichen, dass der Eingriffsabschnitt 16 des Werkzeugs 6 die Aussparung 3 in Eingriff nimmt, bevor der Mittelpunkt 17 die Aussparung 11 in Eingriff nimmt. Das Werkzeug kann jedoch einen Mittelpunkt 17 aufweisen, welcher länger als die Höhe der Aussparung 3 ist, um zu ermöglichen, dass der Mittelpunkt 17 die Aussparung 11 in Eingriff nimmt, bevor der Eingriffsabschnitt 16 die Aussparung 3 in Eingriff nimmt. Dies ermöglicht die Einführung des Werkzeugs in den Schlitz, da der Mittelpunkt 17 in die Aussparung 3 eingeführt wird, möglicherweise auf die geneigte Übergangsfläche 15 trifft und in die Aussparung 11 gleitet. Folglich muss das Werkzeug nur um den Mittelpunkt 17 gedreht werden, um den Eingriffsabschnitt 16 mit der Aussparung 3 in Ausrichtung zu bringen.
Der Schraubenschlitz schließt nicht die Verwendung eines herkömmlichen Werkzeugs ohne Mittelpunkt 17 aus, aber die Vorteile, welche durch den Mittelpunkt 17 und die Aussparung 11 geboten werden, werden nicht erhalten werden. An sich können Schrauben, welche einen Schlitz nach der vorliegenden Erfindung aufweisen, ohne das Berücksichtigen der Werkzeugarten, welche für Handwerker und andere verfügbar sind, hergestellt werden, da die Aussparung 3 eine herkömmliche Ausgestaltung aufweist, z.B. die TORX^®-Art.
Ein Handwerker, welcher sich die Vorteile des Schlitzes zu Nutze machen will, kann einfach ein Werkzeug nach der vorliegenden Erfindung zu einem späteren Zeitpunkt kaufen.

Claims

System mit einer Schraube und einem Werkzeug (6) dafür, wobei die Schraube einen Schraubenkopf (1) mit einer Oberseite und einem Schlitz (2) aufweist, der Schlitz (2) eine erste Aussparung (3) aufweist, welche an die Oberseite angrenzt, der Schlitz (2) einen in etwa geradwandigen Querschnitt aufweist und das Werkzeug mit einem Eingriffsabschnitt (16) versehen ist, welcher zur ersten Aussparung (3) komplementär ist, und wobei der Schlitz eine zweite Aussparung (11) an der Unterseite der ersten Aussparung (3) aufweist, welche einen kleineren Durchmesser als die erste Aussparung (3) hat, und das Werkzeug (6) mit einem Mittelpunkt (17) versehen ist, welcher die zweite Aussparung (11) komplementiert, die Aussparung (3) gemäß der Norm von Torx^® (z.B. ISO 10664) in Achsenrichtung der Schraube betrachtet als Stern mit sechs Punkten geformt ist, die zweite Aussparung (11) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, und der Mittelpunkt (17) des Werkzeugs (6) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube eine Übergangsfläche (15) zwischen der ersten Aussparung (3) und der zweiten Aussparung (11) aufweist, welche sich in einem ersten Winkel zur zweiten Aussparung erstreckt, und das Werkzeug (6) eine Oberfläche (18) zwischen dem Eingriffsabschnitt (16) und dem Mittelpunkt (17) aufweist, welche sich in einem zweiten Winkel zum Mittelpunkt (17) erstreckt, wobei der erste Winkel steiler als der zweite Winkel ist, so dass ein Raum (19) zwischen der Übergangsfläche (15) und der Oberfläche (18) gebildet ist, wenn das Werkzeug (6) in den Schlitz (2) eingeführt wird, und wobei sich der Raum (19) zum Mittelpunkt (17) hin aufweitet.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der zweiten Aussparung (11) wesentlich kleiner als der Durchmesser der ersten Aussparung (3) ist.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aussparung (3) und zweite Aussparung (11) im Wesentlichen die gleiche Tiefe aufweisen.
Schraube, welche einen Teil eines Systems mit der Schraube und einem Werkzeug dafür bildet, wobei die Schraube einen Schraubenkopf (1) mit einer Oberseite und einem Schlitz (2) aufweist, der Schlitz (2) eine erste Aussparung (3) aufweist, welche an die Oberseite angrenzt, der Schlitz (2) einen in etwa geradwandigen Querschnitt aufweist, und wobei der Schlitz eine zweite Aussparung (11) an der Unterseite der ersten Aussparung (3) aufweist, welche einen kleineren Durchmesser als die erste Aussparung (3) hat, die Aussparung (3) gemäß der Norm von Torx^® (z.B. ISO 10664) in Achsenrichtung der Schraube betrachtet als Stern mit sechs Punkten geformt ist, und die zweite Aussparung (11) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube zwischen der ersten Aussparung (3) und der zweiten Aussparung (11) eine Übergangsfläche aufweist, welche sich in einem Winkel zur zweiten Aussparung (11) erstreckt.
Schraube nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der zweiten Aussparung (11) wesentlich kleiner als der Durchmesser der ersten Aussparung (3) ist.
Schraube nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aussparung (3) und zweite Aussparung (11) im Wesentlichen die gleiche Tiefe aufweisen.
Schraubenwerkzeug, welches einen Teil eines Systems mit dem Werkzeug und einer Schraube bildet, wobei das Werkzeug mit einem Eingriffsabschnitt (16) und einem Mittelpunkt (17) versehen ist, der Eingriffsabschnitt (16) des Werkzeugs gemäß der Norm von Torx^® (z.B. ISO 10664) als Stern mit sechs Punkten mit im Wesentlichen parallelen Wänden geformt ist, und der Mittelpunkt (17) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug eine Oberfläche (18) zwischen dem Eingriffsabschnitt (16) und dem Mittelpunkt (17) aufweist, welche sich in einem Winkel zum Mittelpunkt (17) erstreckt.
Schraubenwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt (17) einen im Wesentlichen kleineren Durchmesser als der Eingriffsabschnitt (16) aufweist.
Schraubenwerkzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt (17) und der Eingriffsabschnitt (16) wesentlich die gleiche Länge aufweisen.