DE1179769B - Schraube mit im Kopf in einem Arbeitsgang ein-gepresstem Kreuzschlitz, Schraubenzieher und Werkzeug zur Herstellung solcher Schrauben - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES S/fflTWi- PATENTAMT Internat. Kl.: F 06 b

AUSLEGESCHRIFT

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 47 a-6

1179 769
P 24869 XII/47 a
20. April 1960
15. Oktober 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schraube mit im Kopf in einem Arbeitsgang eingepreßtem Kreuzschlitz, dessen Einzelschlitze symmetrisch von einer mittleren Vertiefung ausgehen, wobei zur Verdrängung des Materials zu den mit dem Schraubenzieher zusammenwirkenden Wandungen der Vertiefung hin eine zusätzliche Einpressung im Schraubenkopf vorgesehen ist.

Derartige Kreuzschlitzschrauben müssen in ihrer Ausbildung hinsichtlich der Form des Kreuzschlitzes nicht nur den Bedingungen einer Massenfertigung entsprechen, sondern auch den genauen und schlüssigen Eingriff entsprechender Schraubenzieher gewährleisten, da von diesem genauen Eingriff insbesondere auch das beim Eindrehen der Schrauben erzielbare Drehmoment abhängig ist. Das Eindrehen der Schrauben erfolgt größtenteils mit Hilfe mechanisch angetriebener Schraubenzieher, was wiederum die Anforderungen an die Genauigkeit des Eingriffs des Schraubenziehers in die kreuzschlitzartige Vertiefung des Schraubenkopfes erhöht..

Beim Pressen der Kreuzschlitze tritt in den Seitenwandungen der Kreuzschlitze ein »Abfallen« des Werkstoffes ein, das bewirkt, daß diese Wandungsteile von den formenden Flächen des Werkzeuges nach außen ausweichen. Infolge dieser Erscheinung ist ein genauer und schlüssiger Eingriff des Schraubenziehers bei der Benutzung der Schraube nicht gewährleistet, so daß ein Herausgleiten des Schraubenziehers aus dem Kreuzschlitz begünstigt wird. Außerdem ist dadurch das insbesondere bei gewindeschneidenden Schrauben erforderliche Drehmoment erheblich vermindert. Es wird zur Erzielung des Drehmomentes ein erhöhter Andruck erforderlich, welcher gleichfalls die Arbeitsleistung beim Eindrehen herabsetzt. Darüber hinaus ist der Verschleiß an den für die Herstellung üblicher Kreuzschlitze auf den Automatikpressen verwandten Werkzeugen sehr groß.

Diese Nachteile der üblichen Kreuzschlitzschrauben konnten auch nicht dadurch beseitigt werden, daß die Anzahl der Schlitze erhöht und die mittlere Vertiefung im Schraubenkopf nach Art eines verhältnismäßig spitzen Konus ausgebildet wurde. Bei derartigen bekannten Kreuzschlitzschrauben war zwar je ein zusätzliches Tal zwischen den einzelnen Schlitzen vorhanden, jedoch wurde bei der Bildung dieses Tales von der Form eines Kegelstumpfausschnittes das Material nur radial nach außen verdrängt, und das erwähnte Abfallen des Werkstoffes konnte hierdurch nicht beseitigt werden. Auch ergaben sich zum Teil komplizierte Formen für das Werkzeug und den Schraubenzieher.

Schraube mit im Kopf in einem Arbeitsgang eingepreßtem Kreuzsehlitz, Schraubenzieher und
Werkzeug zur Herstellung solcher Schrauben

Anmelder:

G. K. N. Screws & Fasteners Limited,

Birmingham (Großbritannien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. K.-A. Brose, Patentanwalt,

Pullach (Isartal), Wiener Str. 2

Als Erfinder benannt:
Herman Gustave Muenchinger,
Chaplin, Conn. (V. St. J^)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 5. Mai 1959 (811105)

Es ist bereits bekannt, das Abfallen des Werkstoffes in den Seitenwandungen dadurch zu beseitigen, daß rund um den Kreuzschlitz im Schraubenkopf eine zusätzliche ringförmige Einpressung vorgesehen wird. Diese Ausbildung kann jedoch das Abfallen des Werkstoffes im Bereich der Seitenwandungen der Vertiefung nicht beseitigen, weil bei der Formung der ringförmigen Vertiefung das Material nur in radialer Richtung, und zwar zum wesentlichen Teil sogar radial nach außen, also vom Kreuzschlitz weg, verdrängt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schraube der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß das Abfallen des Werkstoffes an den Seitenwänden der Schlitze verhindert wird und die Schraube für die Massenherstellung auf Pressen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den benachbarten Einzelschlitzen je eine zusätzliche Einpressung in Form eines an sich bekannten Tales mit V-förmig aneinanderstoßenden Flächen vorgesehen ist, die sich auf einer nach innen abwärts verlaufenden Linie schneiden.

Durch diese Ausbildung wird eine im wesentlichen in Umfangsrichtung auf die Kreuzschlitze hin wirkende zusätzliche Materialverdrängung erreicht, welche das erwähnte Abfallen des Werkstoffes ausgleicht.

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Im einzelnen kann nach der Erfindung die Schnitt- F i g. 7 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausfüh-

linie der V-förmig aneinanderstoßenden Flächen der rungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schraube,

zusätzlichen Einpressungen einen Winkel von etwa Fig. 8 einen Schnitt durch den Schraubenkopf

10 bis 15° zur Schraubenachse bilden. Als vorteilhaft entlang der Linie VIII-VIII nach der Fig. 7,

hat sich herausgestellt, das Tal der zusätzlichen Ein- 5 Fig. 9 eine Ansicht von unten unter einen erfin-

pressungen oberhalb des Bodens der mittleren Ver- dungsgemäßen Preßstempel zur Herstellung eines

tiefung enden und seine Seitenflächen über abgerun- Sch rauben kopfes,

dete Ecken in die angrenzenden Kreuzschlitze über- Fig. 10 eine Seitenansicht des Stempels nach der

gehen zu lassen. Fig. 9, teilweise im Schnitt,

Ein Schraubenzieher für Kreuzschlitzschrauben io F i g. 11 eine Seitenansicht der Spitze eines Schrau-

gemäß der Erfindung besteht aus einem Mittelstück, benziehers zum Festziehen einer nach der F i g. 3

von dem vier radiale Flügel ausgehen, wobei zwischen ausgebildeten Schraube,

je zwei Flügeln am Mittelstück eine im Querschnitt Fig. 12 eine Stirnansicht des Schraubenziehers

V-förmige Rippe angeordnet ist, deren Seitenflächen nach derFig. 11,

nach unten und zur Schraubenzieherachse unter 15 Fig. 13 eine Ansicht von unten eines Preßstempels

einem dem Neigungswinkel der Schnittlinie der das zur Herstellung einer Schraube nach Fig. 7,

Tal bildenden Flächen entsprechenden Winkel ge- Fig. 14 eine Seitenansicht des Stempels nach der

neigt verlaufen, und beim Einschieben in den Kreuz- Fig. 13, teilweise im Schnitt,

schlitz in die Täler zwischen den Einzelschlitzen ein- Fig. 15 und 16 zeigen in Seiten- und Stirnansicht

greifen. Hierbei können zweckmäßig die Seitenflächen 20 Teile der Spitze eines Schraubenziehers für Schrau-

der V-förmigen Rippen sich auf einer Linie schnei- ben nach der F i g. 7.

den, die mit der Schraubenzieherachse einen Winkel Nach den Fig. 1 und 2 ist der Kopf 10 einer üb-

zwischen etwa 10 und 15^C einschließt, und die Rippen liehen Kreuzschlitzschraube mit einer Vertiefung 11

können kurz vor dem unteren Ende des zugehörigen versehen, die durch Kaltstauchen hergestellt ist. Wie

Flügels auslaufen. Ein derartig gestalteter Schrauben- 25 aus F i g. 2 hervorgeht, ist das Material des Kopfes

zieher gewährleistet nicht nur einen sicheren und zu- beim Stauchen in der Umgebung der mittleren Ver-

verlässigen Eingriff in die Vertiefung der Schraube tiefung 10 in einem derartigen Umfang »abgefallen«,

und damit die Übertragung eines hohen Dreh- wie mit dem Bezugszeichen 12 angegeben ist, daß die

moments, sondern weist auch eine hohe Standdauer Tangente 13 an die entsprechende Kurve einen

auf, zumal die zusätzlichen V-förmigen Rippen den 30 Winkel von 10 bis 15° zur Achse 14 der Schraube

Querschnitt des Schraubenziehers gerade in der Zone bildet. Zur deutlicheren Darstellung ist dieser Winkel

der höchsten Beanspruchung wirksam verstärken. in der F i g. 2 etwas übertrieben eingezeichnet. Die

Das Werkzeug zur Herstellung einer Kreuzschlitz- Erscheinung des »Abfallens« des Werkstoffes tritt schraube mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des bei der Herstellung von Kreuzschlitzen qualitativ, Kreuzschlitzes besteht aus einem in einer konkaven 35 jedoch nicht notwendigerweise in der dargestellten Höhlung angeordneten Mittelteil mit vier symme- quantitativen Weise auf. Im Normalfall beginnt das irisch hiervon ausgehenden Flügeln, deren Außen- »Abfallen« an einem Punkt etwa in halber Höhe oder flächen sich in Richtung zum freien Ende der Mittel- in zwei Drittel der Höhe, gemessen vom Grund des achse annähern, wobei zwischen je zwei Flügeln eine Kreuzschlitzes aus. Die Folge hiervon ist ein nur unim Querschnitt V-förmige Rippe angeordnet ist, die 40 zureichender Sitz des Schraubenziehers 15 im Kreuzzum freien Ende hin im Querschnitt abnimmt. Die schlitz, wodurch der Schraubenzieher in sehr fühl-Schnittlinie zwischen den Seitenflächen an den V-för- barer Weise wackeln kann, insbesondere wenn die migen Rippen bildet dabei zweckmäßig einen Winkel zum Halten des Schraubenziehers im Kreuzschlitz bei von etwa 10 bis 15° mit der Werkzeugachse und der Beginn des Einschraubens in ein Werkstück erforder-Querschnitt der Rippe nimmt vorteilhaft an einem 45 liehe Längskraft ausgeübt wird. Zusätzlich zu diesem Punkt vor dem Ende der Spitze den Wert Null an. Wackeln kann bei der dargestellten bekannten Aus-Ein derartig gestaltetes Werkzeug weist eine lange führungsform nur ein verhältnismäßig kleines Dreh-Standdauer auf, da es bei der Herstellung des Kreuz- moment zwischen Einschraubwerkzeug und Schrauschlitzes nicht mehr wie bei den bisher üblichen benkopf übertragen werden. Wie aus den Fig. 1 Kreuzschlitzschrauben in der Hauptsache in den 50 und 2 hervorgeht, wird diese Fähigkeit, ein Dreh-Teilen beansprucht und verschlissen wird, welche moment zu übertragen, zusätzlich noch durch die den tiefsten Teil der Vertiefung formen, sondern in Verminderung der für die Berührung zwischen Werkseinen sämtlichen die Formung der Vertiefung be- zeug und Schraube zur Verfügung stehenden Berühwirkenden Teilen gleichmäßig beansprucht wird. Bei rungsfläche nachteilig beeinflußt,
den bisher üblichen Werkzeugen stellten sich infolge 55 In den F i g. 3 bis 6 ist ein mit einem Kreuzschlitz dieses Teilverschleisses sehr bald Ungenauigkeiten in versehener Kopf einer Schraube dargestellt, bei dem der Formgebung der hergestellten Kreuzschlitze ein, das Abfallen des Materials ausgeglichen ist, wobei welche den ungünstigsten und unsicheren Eingriff in der F i g. 3 gleichzeitig die Spitze eines Schraubendes Schraubenziehers zusätzlich beeinträchtigten. ziehers 17 im Schnitt angegeben ist. Der Kreuzschlitz

In den Zeichnungen ist die Erfindung an einigen 60 besteht aus einer mittleren Ausnehmung 18, die am

Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen besten in der F i g. 4 zu sehen ist, und vier im

Fig. 1 und 2 den Kopf einer üblichen Kreuz- Winkel zueinander angeordneten, im wesentlichen

Schlitzschraube in Draufsicht und im Schnitt mit ein- radial verlaufenden Schlitzen 19, die vom mittleren

gesetztem Schraubenzieher, Teil 18 nach außen gehen. In der F i g. 6 ist ein

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Kopf einer erfin- 65 Radialschlitz 19 im Schnitt abgebildet. Zwischen je-

dungsgemäßen Schraube mit Schraubenzieher, weils zwei benachbarten Schlitzen 19 ist in der Wand

Fig. 4, 5 und 6 Schnitte entlang der Linie IV-IV, der mittleren Ausnehmung 18 eine talartige Vertie-

V-V und VT-VI nach der F i g. 3, fung 20 ausgebildet, die von seitlichen Flächen 21

und 22 begrenzt wird. Die beiden Flächen schneiden sich auf einer Linie 23. Jede dieser talartigen Vertiefungen 20 verläuft von der Oberseite des Kopfteils 10(2 bis zu einer Ebene, in der sich die Schlitze 19 mit der mittleren Ausnehmung 18 vereinigen. Die mittlere Ausnehmung 18 endet unten vorzugsweise in einer im wesentlichen konischen Vertiefung 24.

Jede der seitlichen Flächen 21 und 22 der talartigen Vertiefungen 20 ist nach abwärts und zur Achse der Schraube unter einem solchen Winkel geneigt, daß die Schnittlinie 23 unter einem Winkel von etwa 10 bis 15° zur Schraubenachse geneigt verläuft. Auf Grund der Verkleinerung des Verhältnisses zwischen größtem und kleinstem Radius der Ausnehmung — bezogen auf eine zur Schraubenachse senkrechte Ebene — wird die »Streckenwirkung« beim Stauchvorgang herabgesetzt, mit dem Ergebnis, daß ein »Abfallen« des Werkstoffes nur noch entlang der Rippen oder Stege 25, durch welche die talartigen Vertiefungen 20 von den Schlitzen 19 getrennt sind, festgestellt werden kann. Das »Abfallen« in diesen Abschnitten ist jedoch unbedeutend, zumal wesentlich größere Bereiche der seitlichen Flächen 21 und 22 zum genauen Eingriff mit entsprechenden Flächen am Schraubenzieher zur Verfügung stehen, so daß auf diese Weise die Flächenberührung zwischen Werkzeug und Schraube in günstiger Weise gesteigert wird.

Die F i g. 7 und 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem der Kopf 10 c der Schraube mit einer Vertiefung 40 ausgestattet ist, die sich dadurch von der in den Fig. 3 bis 6 gezeigten Ausbildungsform unterscheidet, daß die talartige Vertiefung 20', die jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schlitzen 19 angeordnet ist, sich hinsichtlich ihrer Tiefe und ihres Querschnittes an einer Stelle oberhalb der Ebene, an der die Nuten 19 in den mittleren Teil 18 des Rücksprungs übergeht, auf den Wert Null vermindert. Der Boden der talartigen Vertiefung 20' ist gegen die Achse 14 der Schraube unter einem Winkel von etwa 10 bis 15° geneigt, wie dies auch bei den vorhergehenden Beispielen der Fall war, während der Neigungswinkel der unteren Wandteile des Mittelteils der Vertiefung nach herkömmlicher Weise etwa 5 bis 7° beträgt.

Die F i g. 9 und 10 zeigen einen Stempel, der zur Herstellung eines Kreuzschlitzes nach den Fig. 3 bis 6 bestimmt ist. Der Stempel besteht aus einem Körper 50 aus geeignet gehärtetem Stahl und ist mit einer Aushöhlung 51 versehen, die der gewünschten konvexen Form der Oberfläche des Kopfes der Schraube entspricht. Die Spitze 52 des Stempels besteht mit dem Körper 50 aus einem Stück und ist konzentrisch zum Körper 50 und zur Höhlung 51 angeordnet. Die Spitze 52 entspricht genau dem in den Fig. 3 bis 6 dargestellten und im Zusammenhang hiermit beschriebenen Kreuzschlitz mit Ausnahme der Fläche 25, an welcher ein geringfügiges »Abfallen« des Metalls bei der Herstellung des Rücksprungs stattfindet. Das bedeutet, daß die seitlichen Oberflächen 53 und 54 jeder Rippe 55 mit einer Kurve von verhältnismäßig kleinem Radius in die benachbarten Wände 56 und 57 der Flügel 58 übergehen, so daß die Oberflächen 53 und 54 im wesentlichen eben sind.

Der in den Fig. 11 und 12 gezeigte Schraubenzieher besteht aus einem Schaft 60 mit einer Spitze 61, die genau der Spitze 52 des in den F i g. 9 und 10 gezeigten Stempels entspricht.

Der in den F i g. 13 und 14 gezeigte Stempel besteht aus einem Körper 70, an dem eine Höhlung 71 und eine Spitze 72 angebracht ist, welche zur Herstellung des in den F i g. 7 und 8 gezeigten Kreuzschlitzes vorgesehen sind. Er unterscheidet sich von dem Stempel nach der Fig. 9 lediglich dadurch, daß die Rippen 75 vor der Spitze enden.

Der in den Fig. 15 und 16 gezeigte Schraubenzieher besteht aus einem Schaft 80 mit einer Spitze 81, die mit der Spitze 72 des Stempels nach der Fig. 13 übereinstimmt.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Schraube mit im Kopf in einem Arbeitsgang eingepreßtem Kreuzschlitz, dessen Einzelschlitze symmetrisch von einer mittleren Vertiefung ausgehen, wobei zur Verdrängung des Materials zu den mit dem Schraubenzieher zusammenwirkenden Wandungen der Vertiefung hin eine zusätzliche Einpressung im Schraubenkopf vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den benachbarten Einzelschlitzen je eine zusätzliche Einpressung in Form eines an sich bekannten Tals (20) mit V-förmig aneinanderstoßenden Flächen (21, 22) vorgesehen ist, die sich auf einer nach innen abwärts verlaufenden Linie (23) schneiden.

2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlinie (23) einen Winkel von etwa 10 bis 15° mit der Schraubenachse (14) bildet.

3. Schraube nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tal (20) oberhalb des Bodens (24) der mittleren Vertiefung (18) endet.

4. Schraube nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen des Tals (21, 22) über abgerundete Ecken in die angrenzenden Schlitze (19) übergehen.

5. Schraubenzieher für Kreuzschlitzschrauben nach den Ansprüchen 1 bis 4, bestehend aus einem Mittelstück, von dem vier radiale Flügel ausgehen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei Flügeln (81) am Mittelstück eine im Querschnitt V-förmige Rippe angeordnet ist, deren Seitenflächen nach unten und zur Schraubenzieherachse unter einem dem Neigungswinkel der Linie (23) des Tals (20) entsprechendem Winkel geneigt verlaufen und beim Einschieben in den Kreuzschlitz in die Täler zwischen den Einzelschlitzen eingreifen.

6: Schraubenzieher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Seitenflächen der V-förmigen Rippen auf einer Linie schneiden, die mit der Schraubenzieherachse einen Winkel zwischen etwa 10 und 15° einschließt.

7. Schraubenzieher nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen vor dem unteren Ende des zugehörigen Flügels auslaufen.

8. Werkzeug zur Herstellung einer Kreuzschlitzschraube nach den Ansprüchen 1 bis 4, bestehend aus einem in einer konkaven Höhlung angeordneten Mittelteil mit vier symmetrisch hiervon ausgehenden Flügeln, deren Außenflächen sich in Richtung zum freien Ende der Mittelachse annähern, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen je zwei Flügeln (58) eine im Querschnitt V-förmige Rippe (55, 75) angeordnet ist, die zum freien Ende hin im Querschnitt abnimmt.

9. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlinie (55, 75) zwischen den Seitenflächen an den V-förmigen Rippen einen Winkel von etwa 10 bis 15° mit der Werkzeugachse einschließt.

10. Werkzeug nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Rippe (75) an einem Punkt kurz vor dem Ende der Spitze den Wert Null annimmt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 592 462, 2 588 404,
556 155, 2 285 462, 2 173 707, 2 140 449.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

409 707/176 10.64 ® Bundesdruckerei Berlin