DE1525001C - Kopfschraube - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopfschraube, deren Kopf auf seiner dem Schraubenschaft gegenüberliegenden Fläche mit einer Aussparung mit radial über den Außendurchmesser des Schraubenschafts hinausreichenden Schlitzteilen zum Ansetzen eines Drehwerkzeuges und auf seiner Auflagefläche mit einzelnen radialen, durch Teile der Auflagefläche voneinander getrennten Rillen zum Sichern der Schraube gegen Lösen versehen ist.

Die Köpfe der meisten Schrauben sind mit einer Aussparung versehen, an welcher ein Schraubenzieher oder ein anderes geeignetes Drehwerkzeug angesetzt werden kann. Diese Aussparung ist notwendigerweise unrund und ergibt daher, mehr oder weniger ausgeprägt, eine Aufteilung des Schraubenkopfes in eine Anzahl von verschiedenen Sektoren. Bei einer Kreuzschlitz-Schraube z. B. bewirkt die ausgekehlte Aussparung, in welche der Kreuzschlitz-Schraubenzieher eingesetzt werden kann, eine Aufteilung des Schraubenkopfes in vier Sektoren oder Quadranten. Die Grenzflächen zwischen dem Schaft einer Schraube und dem damit verbundenen Kopf, d. h. die andrückende Fläche eignet sich zum Anpressen an eine Werkstückoberfläche, wenn die Befestigungsschraube angezogen wird. Wird die Befestigungsschraube ausreichend stark angezogen, so ergibt die andrückende Auflagefläche einen Reibungswiderstand, welcher ein Lockern der Schraube verhindert, weshalb sich eine solche Schraube selbst an der Werkstückoberfläche festlegt.

Befestigungsschrauben sind nicht vollständig starr. Die unrunde Aussparung verursacht eine etwas ungleiche Verteilung der Spannungen, welche zu einer Verformung der Auflagefläche führen können, wenn die Schraube angezogen wird. Bei einer Kreuzschlitzschraube z. B. neigen die vier Sektoren dazu, in die Aussparung für den Schraubenzieher einzuknicken. Das Ergebnis davon ist, daß die unmittelbare Einwirkung der andrückenden Auflagefläche des Schraubenkopfes auf die vorgesehene Werkstückoberfläche auf die kleinen radialen Bereiche beschränkt ist, die unmittelbar unter den nach außen verlängerten Teilen der Aussparung für den Schraubenzieher liegen. Die Verformung der andrückenden Auflagefläche vermindert den Reibungswiderstand, der durch das Anpressen erzeugt wird, und beeinträchtigt infolgedessen die Wirksamkeit der selbsttätigen Festlegung der Schraube. .

Zur Verbesserung, der Festlegewiderstands ist es bei Schrauben" der eingangs beschriebenen Art bekannt (britische Patentschrift 602 614), die radialen Rillen etwa um 90° azimutal gegenüber dem' Schraubenzieherschlitz versetzt an der Auflagefläche anzuordnen. Damit wird zwar erreicht, daß beim Anziehen der Schraube der Oberflächenwerkstoff des Werkstücks in die Rillen eindringt und so eine Festlegung der Schraube bewirkt. Mit dieser Vorkehrung wird jedoch die oben beschriebene Verformung der Auflagefläche im Bereich des Schraubenzieherschlitzes nicht verhindert, was weiterhin eine Verminderung des Reibungswiderstandes zur Folge hat.

Weiter ist es zur Vermeidung eines ungewollten Lösens einer Kopfschraube bekannt (USA.-Patentschrift 1 420 725), deren Auflagefläche zur Bildung ( scharfer Kanten aus zwei an einer zum Schraubenzieherschlitz parallelen Mittellinie aneinandergrenzenden, gegen die Schraubenachse geneigten Flächen zusammenzusetzen. Beim Anziehen einer solchen Schraube besteht jedoch die Gefahr, daß sich die scharfen Außenkanten der Anlagefläche in die Werkstückoberfläche einkerben.

Ferner ist es bei Gewindemuttern bekannt (USA.-Patentschrift 844 750), die beiden als Auflageflächen dienenden Stirnflächen mit einander gegenüberliegenden, radial von der Gewindebohrung nach außen hin verlaufenden Nuten zu versehen. Die in den verschiedenen Auflageflächen befindlichen Nuten weisen dabei unterschiedliche Profile auf. Damit soll gewährleistet werden, daß die betreffenden Muttern je nach Auswahl einer der beiden Auflageflächen sowohl an • harten metallischen Werkstücken als auch an weichen Werkstücken, beispielsweise aus Holz, festgelegt werden können. Die Nuten in den Auflageflächen sind zum Ansetzen eines Schraubenziehers jedoch nicht geeignet. Die Muttern lassen sich nur mit einem an , ihrem Umfang angreifenden Schraubenschlüssel anziehen. Eine Verformung der Auflageflächen wie bei den oben beschriebenen Schraubenköpfen ist dort daher von vornherein nicht zu befürchten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schraube der eingangs beschriebenen Art derart zu gestalten, daß eine störende Ausbauchung der Auflagefläche beim Anziehen der Schraube vermieden und damit eine gleichmäßige Verteilung der Spannungen über die andrückende Auflagefläche erzielt wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jede Rille in einer Fluchtebene mit je einem über den Außendurchmesser des Schraubenschaftes hinausreichenden Schlitzteil der Aussparung liegt.

Diese Rillen befinden sich an den Stellen, an welchen sich sonst die stärksten Spannungen konzentrieren würden, wenn die Schraube angezogen wird. Die Rollen sind, anders ausgedrückt, so angebracht, daß sie den Teil der andrückenden Auflagefläche eliminieren, der sonst den Hauptdruck auf die Werkstückoberfläche ausüben würde. Der Erfolg dieser Maßnahme ist, daß sich die Spannung über eine größere Fläche verteilt und daß der Druck auf die Werkstück-

oberfläche in einem größeren Bereich wirksam wird, wodurch sich eine bessere selbsttätige Festlegung der Schraube ergibt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verjüngen sich die Rillen gegen den Schraubenschaft hin in ihrer Breite und Tiefe.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung in schematischer Weise dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Kreuzschlitz-Schraube mit gerundetem Kopf in schau bildlicher Darstellung,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1,

F i g. 3 eine Kreuzschlitz-Senkkopf-Schraube in schaubildlicher Darstellung,

Fig. 4 eine Rundkopf-Schraube in schaubildlicher Darstellung, in welcher speziell die andrückende Auflagefläche und die darin befindlichen, radial nach außen gerichteten Rillen gut sichtbar sind.

Die Kreuzschlitz-Schraube gemäß den F i g. 1 und 2 weist einen etwa scheibenförmigen Kopf 10 auf, dessen obere Fläche 11 etwas abgerundet ist, wie es für diese Art Schraubenköpfe typisch ist. An der Oberseite 11 des Schraubenkopfes befindet sich eine Aussparung 12 für einen Kreuzschlitz-Schraubenzieher. Diese Aussparung ist ausgekehlt und hat die Form eines vierzackigen Sterns oder eines Kreuzes mit vier radialen Schlitzen 13 bis 16. Diese Schlitze bewirken eine Unterteilung des Schraubenkopfes in die vier. Sektoren oder Quadranten 17 bis 20. Die Kreuzschlitz-Aussparung ist vorzugsweise konisch nach unten verengt, wodurch die Selbstzentrierung des eingesetzten Schraubenziehers begünstigt wird. Der in dem Schraubenkopf 10 angeformte Schaft 21 trägt ein Außengewinde 22.

Die Auflagefläche 27 zwischen dem Schaft 21 und dem Schraubenkopf 10 drückt beim Anziehen der Schraube gegen die in der Zeichnung nicht dargestellte Werkstückoberfläche an. In der Auflagefläche 27 befindet sich unmittelbar unter dem Schlitz 13 der Aussparung eine radial nach außen gerichtete und sich erweiternde Rille 23. In ähnlicher Weise befinden sich unter den anderen drei Schlitzen 14 bis 16 entsprechende nach außen gerichtete Rillen 24 bis 26. Damit begrenzen auch die Rillen 23 bis 26 die vier Sektoren 17 bis 20 des Schraubenkopfes. Wären diese Rillen nicht vorhanden, so würden die den Schlitzen 13 bis 16 gegenüberliegenden radialen Bereiche der Auflagefläche bevorzugt gegen die Werkstückoberfläche andrücken, da die massiven Teile des Kopfes, d. h. die Sektoren 17 bis 20, etwas in die Schlitze für den Schraubenzieher einknicken wurden. Sind jedoch die erfindungsgemäßen Rillen 23 bis 26 vorhanden, so drückt die Auflagefläche in einem größeren Bereich gegen die in der Zeichnung nicht dargestellte Werkstückoberfläche an.

Die Auflagefläche 27 kann eben oder auch leicht konisch ausgebildet sein, wobei der höchste Punkt sich bei aufrechtstehender Schraube entsprechend der Darstellung der F i g. 2 am Ansatzpunkt des Schaftes befindet. Die Neigung der konischen Fläche wird so gewählt, daß bei mit dem vorgesehenen Anpreßdruck der Schraube die Sektoren 17 bis 20 so weit in die Aussparung für den Schraubenzieher einknicken, daß die andrückende Oberfläche dadurch in eine ebene Lage gebracht wird. Unter diesen Bedingungen wird eine maximale Einwirkung der andrückenden Auflagefläche erreicht. Zur Verdeutlichung ist die Neigung der konischen Fläche in F i g. 2 etwas übertrieben dargestellt.

Die Rillen 23 bis 26 verjüngen sich nach dem Schraubenschaft hin sowohl in ihrer Breite als auch in ihrer Tiefe. Damit wird vermieden, daß durch sie die Festigkeit des Schraubenkopfes in Mitleidenschaft gezogen wird. Die Rülenkanten werden vorzugsweise verhältnismäßig scharf belassen, so daß sie bei angedrückter Anlagefläche fest an der Werkstückoberfläche angreifen. Hierdurch wird eine Verbesserung der selbsttätigen Festlegung der Schraube erreicht. Außerdem neigen die Segmente dazu, beim Anziehen der Schraube so abgeschrägt bzw. verdreht zu werden, daß sich ein weiterer Widerstand gegen ein Lokkern der Schrauben ergibt. Wenn die in F i g. 1 dargestellte Schraube z. B. im Uhrzeigersinn (von oben gesehen) gedreht wird, so neigt beispielsweise das Segment 20 dazu, daß es etwas verdreht wird, und zwar in der Weise, daß sich die Kante an der Rille 26 etwas anhebt, während die Kante an der Rille 23 zur Werkstückoberfläche hin gebogen wird.

Die Kreuzschlitz-Senkkopf-Schraube gemäß F i g. 3 weist einen Schraubenkopf mit einer ebenen Oberseite 51 auf, in der sich die ausgekehlte Aussparung 50 für einen Kreuzschlitz-Schraubenzieher befindet. Die Schlitze 52 bis 55 der Aussparung unterteilen den Schraubenkopf wiederum in vier verschiedene Sektoren. An dem Schraubenkopf ist ein Gewindeschaft 56 einstückig angeformt. Die konische Fläche 57 zwischen Kopf und Schaft bildet die gegen eine entsprechend ausgebildete Aussparung des Werkstücks andrückende Auflagefläche.

In der Auflagefläche sind die radial verlaufenden, sich zum Schaft hin verjüngenden Rillen 62 bis 65 derart angebracht, daß sie unmittelbar unter den jeweiligen Schlitzen 52 bis 55 der Aussparung 50 liegen.

Die Kreuzschlitz-Rundkopf-Schraube gemäß F i g. 4 weist ebenfalls radial verlaufende Rillen 70 an ihrer Auflagefläche 71 auf. Der Schraubenschaft 73 ist an dieser Fläche an dem Schraubenkopf 72 angesetzt. Die sich zum Schraubenschaft hin verjüngenden Rillen 70 sind nach den Schlitzen der Aussparung eines üblichen Kreuzschlitz-Schraubenkopfes ausgerichtet (in der Figur nicht zu erkennen). Die Kanten 75 der Rillen 70 sind wiederum verhältnismäßig scharf ausgebildet, um beim Anziehen der Schraube an der Werkstückoberfläche anzugreifen.

Wie schon oben erwähnt, begünstigen die Rillen eine gleichmäßige Spannungsverteilung der andrükkenden Auflagefläche. Die andrückende Auflagefläche hat die Neigung, sich nach oben und nach innen zu bewegen, so daß sich die Aussparung für den Schraubenzieher entsprechend verengt. Der Betrag der Verengung der Aussparung kann dahingehend geeicht werden, daß er in Abhängigkeit von der Tiefe der Aussparung sowie von der Tiefe und dem Grad der Verjüngung der Rillen die Kraft angibt, mit der die Schraube angezogen worden ist.

Wenn auch im Rahmen der vorliegenden Beschreibung nur wenige Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben worden sind, so läßt sich doch ohne weiteres erkennen, daß im Bereich des erfindungsgemäßen Prinzips zahlreiche Variationen möglich sind. So ist es offensichtlich, daß die Erfindung in gleicher Weise auf Schrauben, Muttern, Bolzen und andere durch Drehen einzusetzende Befestigungselemente angewandt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kopfschraube, deren Kopf auf seiner dem Schraubenschaft gegenüberliegenden Fläche mit einer Aussparung mit radial über den Außendurchmesser des Schraubenschafts hinausreichenden Schlitzteilen zum Ansetzen eines Drehwerkzeuges und auf seiner Auflagefläche mit einzelnen radialen, durch Teile der Auflagefläche voneinander getrennten Rillen zum Sichern der Schrauben gegen Lösen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rille (23 bis 26; 62 bis 65; 70) in einer Fluchtebene mit je einem Schlitzteil (13 bis 16; 52 bis 55) der Aussparung (12; 50) liegt.

2. Kopfschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rillen (23 bis 26; 62 bis 65; 70) gegen den Schraubenschaft (21; 56; 73) hin in ihrer Breite und Tiefe verjüngen.