DE202011110394U1 - Schraube - Google Patents

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Abstract

Schraube mit einem Schraubenkopf, der im unbelasteten Ausgangszustand eine solche Umfangskontur hat, dass er von einer zugehörigen Mehrkant-Nuss drehbar ist, wobei die Umfangskontur des Schraubenkopfs (2, 11, 12) bei Erreichen eines vorbestimmten Drehmomentes in Einschraubrichtung elastisch zusammendrückbar ist, so dass der Schraubenkopf (7, 11, 12) durch die Mehrkant-Nuss nicht mehr weiter einschraubbar ist, während der Schraubenkopf (2, 11, 12) in umgekehrter Drehrichtung durch die Mehrkant-Nuss weiterhin drehbar ist, wobei der Schraubenkopf (2, 11, 12) Stege (3) aufweist, die seitlich elastisch biegbar sind, wobei die Stege (3) durch Aussparungen (4) freigeschnitten sind, dadurch gekennzeichnet, dass an den Kopfenden der Stege (3) Vorsprünge (5) mit jeweils zwei im Winkel zueinander verlaufenden Kraftangriffsflächen (6, 7) ausgebildet sind, die mit den zugehörigen inneren Eckbereichen (10) der Mehrkant-Nuss überein stimmen, wobei jeweils eine Kraftangriffsfläche (6) an der freien Stirnkante des zugehörigen Stegs (3) und die andere Kraftangriffsfläche (7) seitlich an dem Steg (3) ausgebildet ist, und dass der Schraubenkopf (2, 11, 12) in der Aufsicht mit Ausnahme der Einschnitte (4) und der Vorsprünge (5) im wesentlichen eine kreisförmige Umfangskontur (8) hat, über die die Vorsprünge (5) nach außen ragen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schraube mit einem Schraubenkopf und einem Schraubenschaft, wobei der Schraubenkopf im unbelasteten Ausgangszustand eine solche Umfangskontur hat, dass er von einer zugehörigen Mehrkant-Nuss drehbar ist. Die Mehrkant-Nuss kann dabei beispielsweise eine Vierkant-, Fünfkant- oder Sechskant-Innenkontur haben, ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt ist.
  • Mit Hilfe der Mehrkant-Nuss kann die Schraube beispielsweise in einen Gegenstand eingeschraubt oder z. B. durch ein Gewindeloch vorgeschraubt werden, um einen dahinter liegenden Gegenstand fest zu klemmen, und die Schraube kann mit Hilfe der Mehrkant-Nuss wieder in entgegengesetzter Richtung losgeschraubt werden.
  • In manchen Fällen ist es wünschenswert, dass eine Schraube nur mit einem Anzug- bzw. Drehmoment vorgegebener maximaler Größe angezogen werden kann, beispielsweise um eine Beschädigung auszuschließen, die bei einem größeren Anzugmoment auftreten könnte. Außerdem gibt es Fälle, in denen sicher gestellt sein soll, dass die Schraube tatsächlich mit einem vorgegebenen maximalen Anzugmoment vorgeschraubt ist, um beispielsweise eine Klemmkraft bestimmter Größe hervor zu rufen. Zu diesem Zweck sind bereits Schrauben bekannt, deren Schraubenkopf bei Erreichen eines vorgegebenen Anzugmomentes abreißt. Solche Schrauben haben allerdings den Nachteil, dass sie mit der zugehörigen Mehrkant-Nuss nicht wieder losgeschraubt werden können.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schraube der betrachteten Art so auszubilden, dass sie nur bis zu einem vorgegebenen Anzug- bzw. Drehmoment anziehbar ist und bei Bedarf mit Hilfe der Mehrkant-Nuss wieder losgeschraubt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung sieht vor, dass der Schraubenkopf eine Umfangskontur hat, die derart elastisch zusammen drückbar ist, dass bei Erreichen eines vorgegebenen Anzug- bzw. Drehmomentes die Mehrkant-Nuss sich um den Schraubenkopf dreht, so dass dieser nicht mehr durch die Eckbereiche der Mehrkant-Nuss ergriffen wird, mit der Folge, dass die Drehung der Mehrkant-Nuss auf dem Schraubenkopf nicht mehr zu einem weiteren Einschrauben der erfindungsgemäßen Schraube führt. Dabei bleibt der Schraubenkopf in umgekehrter Drehrichtung durch die Mehrkant-Nuss weiterhin drehbar, so dass bei Bedarf die Schraube mit der Mehrkant-Nuss wieder losgeschraubt werden kann.
  • Das vorbestimmte Anzugmoment, bei dessen Erreichen sich die Umfangskontur des Schraubenkopfs elastisch radial nach innen verformt, so dass die Mehrkant-Nuss mit ihren Eckbereichen den Schraubenkopf nicht mehr festhalten kann, ist kein Einzelwert, sondern ein kleiner Bereich, der durch die Wahl der Geometrie des Schraubenkopfs und seines Materials einstellbar ist.
  • Mit großem Vorteil wird vorgeschlagen, dass der Schraubenkopf Stege aufweist, die elastisch biegbar sind. An den Kopfenden der Stege nimmt die Mehrkant-Nuss den Schraubenkopf bis zum Erreichen des vorbestimmten Anzugmoments in Drehrichtung mit, wobei bei Erreichen (oder Übersteigen) des vorbestimmten Anzugmomentes sich die Stege derart elastisch biegen, dass die Mehrkant-Nuss sich in Einschraubrichtung entlang des Schraubenkopfs dreht bzw. um diesen herum gleitet. Dabei ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Stege seitlich biegbar sind, um außer Eingriff mit der Mehrkant-Nuss zu gelangen.
  • Die Stege können an einem mittigen Teil des Schraubenkopfs befestigt sein. Bevorzugt ist jedoch, dass die Stege durch Aussparungen oder Einschnitte des Schraubenkopfs frei geschnitten sind. Der Schraubenkopf ist bevorzugt einstückig aus einem harten, elastisch verformbaren Kunststoff hergestellt; er kann aber auch aus einem elastisch verformbaren Metall bestehen.
  • In weiteren Einzelheiten wird vorgeschlagen, dass an den Kopfenden der Stege jeweils zwei im Winkel zueinander verlaufende Kraftangriffsflächen ausgebildet sind, die im Ausgangszustand an den inneren Eckbereichen der Mehrkant-Nuss anliegen oder einen minimalen Abstand von diesen haben. Damit wird der Schraubenkopf beim Drehen der Mehrkant-Nuss an den Kopfenden der Stege erfasst und mit der Mehrkant-Nuss mitgedreht. Wenn das maximale Anzugmoment erreicht oder übertroffen ist, werden die Stege derart seitlich gebogen, dass ihre Kopfenden nicht mehr in einem kraftschlüssigen Eingriff mit der Mehrkant-Nuss stehen. Nach Entlastung der Mehrkant-Nuss von dem Drehmoment federt der Schraubenkopf wieder in seine anfängliche Umfangskontur zurück.
  • Die Stege haben bei Einwirkung eines Drehmoments in umgekehrter Drehrichtung eine so große Steifigkeit, dass die Schraube stets wieder aus dem Werkstück oder dergleichen heraus geschraubt werden kann.
  • Weiter wird vorgeschlagen, dass die freie Stirnkante jedes Stegs jeweils eine Kraftangriffsfläche bildet, während die andere Kraftangriffsfläche daran anschließend seitlich an dem Steg ausgebildet ist. Die Abmessungen und das Material des Schraubenkopfs bzw. seiner Stege sind so gewählt, dass bei dem seitlichen Kraftangriff bei Erreichen des vorgegebenen Anzugmoment die Stege so weit seitlich in den Bereich der Aussparungen und dabei mit ihren vorderen Kopfenden auch radial nach innen gebogen werden, dass der Schraubenkopf nicht mehr drehend von der Mehrkant-Nuss erfassbar ist. Die auf die jeweils freie Stirnkante einwirkende Kraft aus der Mehrkant-Nuss verläuft im wesentlichen in Längsrichtung der Stege, die gegenüber dieser Belastung eine größere Steifigkeit haben und kraftschlüssig mit der Mehrkant-Nuss in Verbindung bleiben.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Schraubenkopf in der Aufsicht mit Ausnahme der Einschnitte und der Kraftangriffsflächen im wesentlichen eine kreisförmige Umfangskontur, über die die Kraftangriffsflächen nach außen ragen. Die Umfangskontur ist derart, dass der Schraubenkopf nur an den Kraftangriffsflächen von der Mehrkant-Nuss erfasst und bei der Drehung mitgenommen werden kann, wohingegen sich der Schraubenkopf frei im Inneren der Mehrkant-Nuss (relativ betrachtet) drehen kann, wenn die Kraftangriffs-flächen nach innen gebogen sind.
  • Die Stege verlaufen in der Aufsicht auf dem Schraubenkopf in einer bevorzugten Ausführungsform im Uhrzeigersinn zu ihren freien Enden hin. Dabei können beispielsweise drei oder mehr derartige Stege ausgebildet sein.
  • Wenn der Schraubenkopf im Vergleich zur Tiefe der zugehörigen Mehrkant-Nuss nur eine geringe Höhe hat, kann vorgesehen sein, dass unter dem Schraubenkopf ein vorzugsweise kreiszylindrischer Bund ausgebildet ist, der mit dem Schraubenkopf verbunden ist und in die zugehörige Mehrkant-Nuss passt, ohne von dieser ergriffen werden zu können. Der Bund unter dem Schraubenkopf hat zweckmäßigerweise einen solchen Radius, dass er ein unbeabsichtigtes Kippen der Mehrkant-Nuss verhindern kann, indem sich der Bund an der Innenwand der Mehrkant-Nuss abstützen kann, wenn der Schraubenkopf nur eine geringe Höhe hat.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Schraube. Dabei zeigen:
  • 1 eine Aufsicht auf eine Ausführungsform des Schraubenkopfs mit einem Umriss des Innenraums einer zugehörigen Mehrkant-Nuss;
  • 2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Schraube mit einem verhältnismäßig langen Schraubenkopf und
  • 3 eine weitere Ausführungsform einer Schraube mit kürzerem Schraubenkopf und darunter angesetztem Bund.
  • 1 zeigt die Innenwand 1 einer Sechskant-Nuss, die einen Schraubenkopf 2 der erfindungsgemäßen Schraube umgreift. In der Darstellung der 1 befindet sich der Schraubenkopf 2 im unverformten Zustand.
  • Der Schraubenkopf 2 ist einstückig und enthält drei Stege 3, die durch keilförmig sich nach außen erweiternde Aussparungen 4 frei geschnitten sind. An den Kopfenden der Stege 3 befinden sich Ansätze 5 mit im Winkel zueinander stehenden, ebenen Flächen 6, 7, die Kraftangriffsflächen zum Einschrauben und Herausschrauben der Schraube mittels der Sechskant-Nuss bilden. Abgesehen von den Aussparungen 4 und den Ansätzen 5 hat der Schraubenkopf 2 eine kreisförmige Kontur, die mit dem Bezugszeichen 8 angedeutet ist. Nur die Vorsprünge 5 stehen über den Kreis 8 radial nach außen vor.
  • Die äußeren Ränder der Stege 3 verlaufen entlang der kreisförmigen Kontur 8 in Umfangsrichtung zu den Vorsprüngen 5 hin, und zwar bei der Ausführungsform der 1 im Uhrzeigersinn.
  • Wenn der Gewindeschaft 9 beispielsweise in ein Werkstück eingedreht werden soll, wird das auf die Sechskant-Nuss ausgeübte Drehmoment an drei Eckbereichen 10 der Innenwand 1 auf den Schraubenkopf 2 übertragen und zwar an seinen Kraftangriffsflächen 7. Wenn der Widerstand gegen das Einschrauben des Gewindeschaftes zunimmt, werden die Stege 3 zunehmend in Richtung der Pfeile A in 1 gebogen. Bei Erreichen des maximalen Anzugmoments sind die Stege 3 so weit elastisch gebogen, dass die Vorsprünge 5 nicht mehr kraftschlüssig von der Sechskant-Nuss erfasst und mit der Nuss weiter gedreht werden können. Infolge der anschließenden Entlastung des Schraubenkopfs 2 federt dieser wieder in den in 1 dargestellten Zustand zurück.
  • Wenn die Schraube wieder losgedreht werden soll, wird die Sechskant-Nuss im Gegenuhrzeigersinn gedreht, wobei sie auf die Kraftangriffsflächen 6 das Drehmoment überträgt. Die Stege 3 haben eine solche Steifigkeit gegenüber einer Verformung entlang ihrer Längserstreckung, dass die Schraube stets wieder frei geschraubt werden kann.
  • 2 zeigt eine Schraube mit einem verhältnismäßig langen bzw. hohen Schraubenkopf 11, auf dem eine Mehrkant-Nuss keine ungewollte Kippbewegung ausführen kann. Dies wäre bei dem Schraubenkopf 12 der 3 wegen dessen geringer Höhe möglich, weshalb bei der Ausführungsform der 3 unter dem Schraubenkopf 12 ein zylindrischer Bund 13 angeformt ist, dessen Radius mit dem Radius des Kreises 8 in 1 im wesentlichen übereinstimmt. Der Bund 13 ist über einen ebenfalls zylindrischen Verbindungsabschnitt 14 mit dem mittigen Bereich des Schraubenkopfs 12 fest verbunden, wobei der Verbindungsabschnitt 14 einen so kleinen Radius hat, dass die Stege 3 in dem vorgesehenen Maße frei biegbar bleiben.

Claims (4)

  1. Schraube mit einem Schraubenkopf, der im unbelasteten Ausgangszustand eine solche Umfangskontur hat, dass er von einer zugehörigen Mehrkant-Nuss drehbar ist, wobei die Umfangskontur des Schraubenkopfs (2, 11, 12) bei Erreichen eines vorbestimmten Drehmomentes in Einschraubrichtung elastisch zusammendrückbar ist, so dass der Schraubenkopf (7, 11, 12) durch die Mehrkant-Nuss nicht mehr weiter einschraubbar ist, während der Schraubenkopf (2, 11, 12) in umgekehrter Drehrichtung durch die Mehrkant-Nuss weiterhin drehbar ist, wobei der Schraubenkopf (2, 11, 12) Stege (3) aufweist, die seitlich elastisch biegbar sind, wobei die Stege (3) durch Aussparungen (4) freigeschnitten sind, dadurch gekennzeichnet, dass an den Kopfenden der Stege (3) Vorsprünge (5) mit jeweils zwei im Winkel zueinander verlaufenden Kraftangriffsflächen (6, 7) ausgebildet sind, die mit den zugehörigen inneren Eckbereichen (10) der Mehrkant-Nuss überein stimmen, wobei jeweils eine Kraftangriffsfläche (6) an der freien Stirnkante des zugehörigen Stegs (3) und die andere Kraftangriffsfläche (7) seitlich an dem Steg (3) ausgebildet ist, und dass der Schraubenkopf (2, 11, 12) in der Aufsicht mit Ausnahme der Einschnitte (4) und der Vorsprünge (5) im wesentlichen eine kreisförmige Umfangskontur (8) hat, über die die Vorsprünge (5) nach außen ragen.
  2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (3) in der Aufsicht auf den Schraubenkopf (2, 11, 12) im Uhrzeigersinn zu ihren freien Enden hin verlaufen.
  3. Schraube nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkopf (12) mit einem kreiszylindrischen Bund (13) verbunden ist, der in die zugehörige Mehrkant-Nuss passt.
  4. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube aus einem harten, elastisch verformbaren Kunststoff oder Metall besteht.
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