DE2443013A1

DE2443013A1 - Befestigungselement

Info

Publication number: DE2443013A1
Application number: DE19742443013
Authority: DE
Inventors: Keiichi Yamamoto; Kozo Yamamoto
Original assignee: Yamamoto Byora Co Ltd
Current assignee: Yamamoto Byora Co Ltd
Priority date: 1973-09-08
Filing date: 1974-09-09
Publication date: 1975-04-17
Also published as: GB1458090A; FR2243363B1; DE7430267U; HK43078A; FR2243363A1

Description

Patentanwälte WILCKEN & LAUFER DR. HUGO WILCKEN · D1PL.-ING. THOMAS WILCKEN · DIPL^CHEM. DR. WOLFGANG LAUFEF ^LUBECK LOBECK :-; MÖNCHEN

YAMAMOTO BYORA CO., LTD. 2-2, 4-chome, Arakawa, Arakawa-ku Tokyo (Japan)

Befestigungselement

Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement wie beispielsweise eine Schraube, ein Bolzen oder eine Mutter.

Es sind Schrauben bekannt, die einen Schlitzkopf ode·" einen Kreuzschlitzkopf besitzen. Diese Art von Schrauben haben den Nachteil, daß die Wirksamkeit der Übertragung der Drehkraft beschränkt ist und daß die innere Wand des Schlitzes oder der Aussparung leicht verschlissen oder beschädigt werden kann.

Bei den herkömmlichen Schrauben, Muttern oder Bolzen, die einen hexaq-»r.alen Schraubenkopf oder Körper besitzen, ist der sogenannte " Arit net .swinkel" (drivitni angle) qrofc unu liegt bei 60 , Der sogenannte ''Aruriebswinkel" wird definiert durch eme raili-.ile Linie, die einen angreifenden Punkt duT Häuft mit eint-·~ tanyentiaU-n Linie zu vier Kontur

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der Befestigungsvorrichtung am kraftang re if enden Punkt. Aus diesem Grunde kann die Befestigungsvorrichtung (fastener driver) an der äußeren Wand des Schraubenkopfes abgleiten, wenn die Schraube angezogen oder gelockert wird, so daß der Verlust an Dr_ehkr_aft erhöht wird und die Kantenteile beschädigt oder verschlissen werden. Aufgrund dieser Tatsachen werden die Kantenteile abgerundet. Außerdem hat das Rohmaterial des Schraubenkopfes einen kreisförmigen Querschnitt und muß bei der Bearbeitung in einen hexagonalen Querschnitt überführt werden, wodurch komplizierte Herstellungsverfahren und erhöhte Herstellungskosten erforderlich werden.

Um die oben angegebenen Nachteile zu vermeiden, ist ein Schraubenkopf vorgeschlagen worden, der an seiner Peripherie eine Mehrzahl von Kerben, Einschnitte, Rillen und Nasen bzw. Vorsprünge besitzt, wobei sich die Nasen jeweils zwischen zwei benachbarten Kerben befinden. Jedoch ist der "Antriebswinkel" auch bei dieser Schraubenkopfart noch relativ groß und die oben angegebenen Nachteile werden nicht vollständig eliminiert. Weiterhin wurden bisher die Dimensionen der Kerben und der Nasen bezüglich der mechanischen Festigkeiten des Schraubenkopfes und der verwendeten Befestigungsvorrichtung nicht beachtet. Aus diesen Gründen können auch die Nasen solcher Schraubenköpfe leicht beschädigt oder verschlissen werden.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Befestigungselement zu entwickeln, bei dem eine, extrem hohe Wirksamkeit der Übertragung der Drehkraft bewirkt wird, das so ausgestaltet ist, daß Beschädigungen und. ein schneller Verschleiß hervorgerufen werden, dessen Abmessungen In Bezug auf seine mechanische Stärke so gewählt werden, daß Beschädigungen selbst dann verhindert werden, wenn eine vollständige

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Übertragung der Drehkraft erreicht wird, und daß leicht mit der Befestigungsvorrichtung zusammengebracht oder von dieser gelöst werden kann sowie in vorteilhafter Weise in die Befestigungsvorrichtung eingreift.

Die gestellte Aufgabe konnte überraschenderweise dadurch gelöst werden, daß an der Peripherie des zylindrischen oberen Teiles des Schraubenkopfes mehrere Kerben geschaffen werden, die jeweils einen partiellen kreisförmigen Querschnitt besitzen und dieser partielle Kreis so defi niert ist, daß er den "Antriebswinkel" auf O einstellt. Um dies zu erreichen, wird das Zentrum des partiellen Kreises der* Kerbe 'auf einer radialen Linie angeordnet,die sich vom Zentrum des Querschnitts·" kreises des oberen Teiles des Schraubenkopfes erstreckt und Innerhalb eines Bereiches der Radiallinie, die zwischen dem zuletzt erwähnten Zentrum und einem ersten Schnittpunkt definiert wird, an dem sich zwei tangentiale Linien schneiden. Diese tangentialen Linien berühren den Querschnittskreis des oberen Schraubenkopftetles bei zweiten Schnttt^ punkten, an denen der partittelle Kreis der Kerben den Querschnittskreis des oberen Teiles des Schraubenkopfes schneidet.

Bei Befestigungselementen dieser Art wird keine Kraftkomponente er— " zeugt, die ein Abgleiten der Befestigungsvorrichtung vom Befestigungselement verursacht. Daher wird die Drehkraft der Befestigungsvorrichtung vollständig auf cia? Befestigungselement übertragen und es kommt

kaum zu Beschädiaunaen Oder :zu einem Verschleiß de· Befestigungs- ~ ' elementes.

In den Fällen, in denen das Zentrum des partitiellen Kreises radial außerhalb des eisten Schnittpunktes angeordnet ist, wie bei den Schrauben entsprechend dem Stande der Technik, zeigt der "Antriebs-

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winkel" größere Werte als O C an bezüglich der Antriebsrichtung der Befestigungsvorrichtung und dadurch kommt es zu den oben beschriebenen Nachteilen.

Das Zentrum des partitiellen Kreises der Kerbe ist vorzugsweise zwischen dem ersten Schnittpunkt und einer Bogen- bzw. Kreissehne angeordnet , die die zweiten Schnittpunkte verbindet. Wenn sich das Zentrum des partitiellen Kreises innerhalb der Bogen- bzw. Kreissehne befindet in Bezug auf das Zentrum des Querschnittskreises des oberen Schraubenkopfteiles, dann kann es sehr leicht zu einem Abbrechen der Seitenecken bzw. Seitenkanten der Nase kommen und außerdem ist es schwierig, die Befestigungsvorrichtung am Befestigungselement anzubringen.

Vorzugsweise werden bei den erfindungsgemäßen Befestigungselementen vier bis acht Kerben gewählt und in den meisten Fällen sechs Kerben, Ist die Anzahl der Kerben geringer als vier, dann entstehen Schwierigkeiten beim Ansetzen der Befestigungsvorrichtung am Befestigungselement. Liegt die Anzahl der Kerben über acht, dann werden die zwischen den Kerben befindlichen Nasen zu schmal und es kann daher leicht zu einem Verschleiß der Nasen kommen und außerdem kann es leicht zu Fehlern kommen bei der Abmessung und Anordnung der Kerben während der Herstellung.

Vorzugsweise sind die Kerben in gleichen Abständen an der Peripherie des oberen Teiles des Schraubenkopfes angeordnet und der Durchmesser des partitiellen Kreises der Kerbe ist durch folgende Gleichung definiert:

I "I · D₀ , d_o4- . ir .D₀ (1)

In der obigen Formt-1 gibt η die Anzahl de^r Kerben, d den Du^chrrn-. ,<-■<■*

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des partitiellen Kreises de»" Kerbe und D den Durchmesser des Quer— schnittskreises des oberen Teiles des Schraubenkopfes an (cross sectional circle of the male portion).

Wenn der Durchmesser des partitiellen Kreises der Kerbe in dieser Weise bestimmt wird, können selbst bei vollständiger Übertragung der Drehkraft keine Schäden bei deT Befestigungsvorrichtung oder beim Befestigungselement verursacht werden. Die Gründe dafür werden im folgenden beschrieben.

Normalerweise wird das Material, aus dem eine Schraube, ein Bolzen oder eine Mutter hergestellt wird,' so standardisiert, daß es eine Zug—

festigkeit von o- bei 45 bis 180 kg/mm liegt, während das Material, t$

aus dem die Befestigungsvorrichtung besteht, so standardisiert wird, daß

2 es eine Zugfestigkeit von o- von 120 bis 180 kg/mm besitzt. Da die Scher- bzw. Schubfestigkeit diese Materialarten und insbesondere Von Stahl als proportional zu der Zugfestigkeit dieser Materialien angesehen werden kann, liegt das Verhältnis der Scher— bzw. Schubfestigkeit des Befestigungselementes zu der der Befestigungsvorrichtung im Bereich von 1,5 : 1 bis 1 :4. Da normalerweise die Scher- bzw. Schubfestigkeit des Befestigungselementes die der Befestigungsvorrichtung nicht übertrifft, liegt dieses Verhältnis im Bereich von 1:1 bis 1:4. Daraus ergibt sich, daß die Scher- bzw. Schubwiderstände der Nadel des Befestigungselementes' und des Vorsprunges der Befestigungsvorrichtung ausgeglichen werden, wenn die Verhältnisbreite des Kraft aufnehmenden Teiles (force—transmitted portion) (d.h. die Nase des Befestigungselementes, die zwischen zwei benachbarten Kerben des Befestigungselementes definiert ist,) zu dem kraftübertragenden Teil (force-transmitting portion), (d.h. der Vorsprung der Befestigungsvorrichtung, die an der Kerbe des Befestigungselementes an-

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greift,) im Bereich von 1:1 bis 4:1 liegt.

Da die Breite des Vorsprunges der Befestigungsvorrichtung im wesentlichen der Breite der Kerbe des Befestigungselementes gleich ist und diese Breite der Kerbe sich dem Durchmesser d des partitiellen Kreises der Kerbe nähert, wird der Durchmesser d durch folgende Gleichung definiert:

In obiger Gleichung ist I die Breite der Nase des Befestigungselementes.

Auf der anderen Seite ist die Breite der Nase im wesentlichen gleich der Bogenlänge des äußeren peripheren Randes de^ Nasen und kann daher folgendermaßen ausgedrückt werden:

= - ' D_n-(J_n (3)

. η O O ^w

Demgemäß wird die Gleichung (1) von den Gleichungen (2) und (3) abgeleitet. Wenn die Anzahl η der Kerben beispielsweise auf sechs festgesetzt wird, wird das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Kerbe des partitiellen Kreises und dem Durchmesser der Querschnittskreises des oberen Teiles'des Schraubenkopfes durch folgende Gleichung ausgedrückt.

^Do = ^do = °'^{25 D}o

Meistens werden Befestigungselemente verwendet, deren Zugfestigkeit im Verhältnis zu 1:2 bis 1:3 zu der Zugfestigkeit der Befestigungsvor-

— 7 —

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richtung liegt. Aus Gründen der praktischen Verwendbarkeit und der Wirtschaftlichkeit wird der Durchmesser der Kerbe des partitiellen Kreises vorzugsweise wie folgt definiert:

4 η 0=0 = 3 -rr ·

Der obere Teil des Schraubenkopfes läuft vorzugsweise in einem Winkel von 1 bis 10 zusammen bezüglich der zentralen Achse des Befestigungselementes und ist stärke^ geneigt als der entsprechende eingreifende konkave Teil der Befestigungsvorrichtung. Der Querschnitt des unteren Endes des konkaven Teiles der Befestigungsvorrichtung entspricht einem Querschnitt des oberen Teiles des Schraubenkopfes etwas oberhalb dem unteren Ende desselben. Diese Strukturart des Befestigungselementes ermöglicht eine äußerst leichte Abnahme des Befestigungselementes aus der Form nach der Herstellung und ebenfalls ein äußerst leichtes Anbringen oder Abnehmen der Befestigungsvorrichtung an oder von dem Befestigungselement. Wird die Befestigungsvorrichtung am Befestigungselement angebracht, dann passt sich diese eng und fest am Befestigungselement an und zwar an einem Punkt, der etwas oberhalb des unteren Endes des Befestigungselementes liegt. Aufgrund dieser Konstruktion .wird verhindert, daß das Befestigungselement aufgrund seines Gewichtes von der Befestigungsvorrichtung abfällt wodurch besondere Vorteile geschaffen werden hinsichtlich der Anbringung des Befestigungselementes an engen Montageplätzen, die durch die Hand nicht erreicht werden können.

Die Befestigungselemente nach der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert.

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2U3013 - t-

- S.

Fig. 1 ist eine Planansicht einer Schraube bzw. eines Befestigungselementes nach der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Schraube.

Fig. 3 ist ein Querschnitt durch eine Schraube nach Fig. 1, an der eine Befestigungsvorrichtung zum Festmachen und Lockern dieser Schraube (fastener driver) angreift .

Fig. 4 ist ein Querschnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 3.

Fig. 5A und 5B zeigen das Verhältnis des "Antriebwinkels" (driving angle) zu der Lage der Kerbe der Schraube nach Fig. 1.

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht einer Mutter bzw. einer anderen Ausführungsform des Befestigungselementes nach der Erfindung.

Fig. 7 ist ein Querschnitt durch die in Fig. 6 dargestellte Mutter.

Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Schraube bzw. eines Befestigungselementes nach der Erfindung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Schraube 11 nach der Erfindung. Die Schraube' 11 besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Kopf 12, der an seinem Querschnitt einen größeren Kreis 18 bildet (siehe Fig. 4), einer flanschartigen Scheibe 13, die sich radial vom Bodenteil des Schraubenkopfes erstreckt, und aus einem mit einem Gewinde versehenen Schaft der sich axial von der Scheibe des Schraubenkopfes erstreckt. Der

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-ν-

Schraubenkopf 12 besitzt an seiner äußeren peripheren Wand sechs im wesentlichen senizylindrische Kerben 15, die in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind. Zwischen den benachbarten Kerben befinden sich Überstände bzw. Nasen 16, deren äußere Wände 17 einen gekrümmten Querschnitt besitzen. Diese Kerben haben über der ganzen Länge eine konstante Weite und erstrecken sich vom oberen Ende des Schraubenkopfes bis zum unteren Ende entlang der zentralen Achse des Schraubenkopfes 12. Der Querschnitt einer jeden Kerbe stellt einen Halbkreis 19 dar, der vom großen Kreis 18 nach innen konkav ausgebildet ist. Das Zentrum ist mit der Bezugsziffer 0 bezeichnet. . ■ ■ ■ _

Den Fig. 3 bis 5B ist zu entnehmen, daß der Schraubenkopf 12 an einer " eingreifenden Aussparung bzw. Auskehlung 22 angepasst ist, die in einem Halterungsteil 21 der Befestigungsvorrichtung 20 (driver) ausgebildet ist* Die Aussparung 22 besitzt einen Querschnitt, der vollständig den gleichen Querschnitt besitzt wie der Schraubenkopf 12. Der Halterungsteil 21 besitzt an seinem oberen Teil ein Loch 23, das einen rechtwinkeligen Querschnitt besitzt. Ein hier nicht dargestellter Handgriff kann in das Loch 23 eingesetzt werden, so daß man die Befestigungsvorrichtung 20 drehen kann.

In der inneren Wand der Aussparung 22 befinden sich eingreifende Vor- sprünge 24, die im wesentlichen einen halbkreisförmigen Querschnitt besitzen, der komplementär zu den Kerben 15 ausgebildet ist und die in die · entsprechenden Kerben eingreifen. Die wirksame Übertreibung der An-? triebs-Drehkraft vom Eingriff der Vorsprünge 24 der Befestigungsvorrichtung auf die Nasen 16 des Schraubenkopfes erfordert einen zu berücksichtigenden "Antriebswinkel". Dieser "Antriebswinkel" wird definiert durch eine radiale Linie, die durch einen Punkt geht ( das ist ein Kraft-angreifender Punkt), an dem die Befestigungsvorrichtung den Schraubenkopf anpresst, wenn die Schraube festgemacht oder gelockert wird ) mit einer tangentialen Linie zu

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der Kontur der Aussparung der Befestigungsvorrichtung an diesem Kraftangreifenden Punkt. Wenn der "Antriebswinkel" positiv ist bezüglich der von der Befestigungsvorrichtung eingestellten Richtung, dann wird eine Kraftkomponente erzeugt, die dazu führt, daß nicht ausreichend Drehkraft auf den Schraubenkopf übertragen wird und weiterhin dazu führt, daß die Befestigungsvorrichtung von der äußeren Wand des Schraubenkopfes abgleitet. Aufgrund dieses Abgleitens wird die Möglichkeit erhöht, daß die Seitehecken der Nasen des Schraubenkopfes verschlissen oder beschädigt werden. Beträgt der "Antriebswinkel" andererseits 0 bezüglich der von der Befestigungsvorrichtung eingestellten Richtung, dann kann das oben erwähnte Abgleiten nicht stattfinden und dadurch wird eine äußerst wirksame Übertragung der Drehkraft bewirkt und man erhält einen guten Eingriff der Befestigungsvorrichtung an dem Schraubenkopf. Aufgrund dieser Tatsache war es Ziel der vorliegenden Erfindung die Form der Kerben 15 des Schraubenkopfes zu bestimmen, so daß der "Antriebswinkel" bei 0 liegt unter Berücksi
vorgerufenen Richtung.

0 liegt unter Berücksichtigung der von der Befestigungsvorrichtung her-

Die Fig. 5A und 5B zeigen in schematische^r Weise das Verhältnis zwischen verschiedenen Positionen des Zentrums des Halbkreises der Kerbe 15 und dem Antriebswinkel. Da die Ausgestaltung des Querschnittes des Schraubenkopfes als im wesentlichen die gleiche angesehen werden kann, wie die Ausgestaltung der Aussparungen 22 der Befestigungsvorrichtung, sind die äußere Wand des Schraubenkopfes und die innere Wand der Aussparungen mit den gleichen gekrümmten Linien in den Fig. 5A und 5B dargestellt.

Der Fig. 5A ist zu entnehmen, daß der zentrale Punkt 0 des Halbkreises 19 der eingreifenden Vorsprünge 24 und demgemäß der Kerben 15

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* 44 ·

im Schnittpunkt der tangentiaten Linien 25 und 25a angeordnet ist, die zu dem größeren Kreis 18 des Schaufelkopfes 12 an den Schnittpunkten P und P tangential sind, wenn der Halbkreis 19 den größeren Kreis 18 schneidet. In diesem Fall wird der Schnittpunkt P als der Kraft-angreifende-Punkt F (force-applied point) angesehen, .wenn der Schraubenkopf in die durch den Pfeil A angegebene Richtung getrieben bzw. gedreht wird, und die tangentiale Linie zum Vorsprung 24 der Befestigungsvorrichtung am Punkt B mit der radialen Linie OP zusammentreffen. In diesem Fall be-

trägt der "Antriebswinkel" 0 und ermöglicht eine vollständige Übertragung der Drehkraft von dem Vorsprung 24 auf die Nase 16.

Der Fig. 5B ist zu entnehmen, daß der zentrale Punkt 0 des Partialkreises 19 auf der Bogen- bzw. Kreissehne 26 angeordnet ist und die Schnittpunkte P und P des grö Garen Kreises 18 und des Halbkreises 19 verbindet. In diesem Fall befindet sich der Kraft-anwendende Punkt F etwas innerhalb des Kreises 18 und die tangentiale Linie zu dem Halbkreis 19 am Punkt F fällt mit der radialen Linie OP zusammen. Daher beträgt der "Antriebswinkel" 0 wie im Fall des obigen Beispiels.

Wenn der Zentralpunkt 0 des Partialkreises 19 wie oben beschrieben angeordnet ist, dann liegt der "Antriebswinkel¹¹ bei 0 bezüglich der von der Befestigungsvorrichtung verursachten Richtung. Aus diesem Grunde wird die Wirksamkeit der Übertragung der Drehkraft äußerst stark erhöht und ein Abgleiten der Befestigungsvorrichtung verhindert.

Wenn sich der zentrale Punkt 0 des Halbkreises 19 innerhalb der Bogen- bzw. Kreissehne 26 befindet und zwar bezüglich des zentralen Punktes 0 des größeren Kreises 18, dann liegt der ^MAntriebswinker¹, ebenfalls bei 0°, Jedoch liegen die seitlichen Ecken der Nase 16 stark in der Nähe des

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Kraft-angreifenden Punktes, so daß es zu Beschädigungen der Nasen kommen kann.

Bei der vorliegenden Erfindung wird zusätzlich zu der genauen Einstellung des Zentrum des Kerbenhalbkreises auch die Materialqualität des Befestigungselementes und der Befestigungsvorrichtung beachtet, damit Schäden sowohl am Befestigungselement als auch an der Befestigungsvorrichtung verhindert werden, selbst dann, wenn die Drehkraft vollständig von der Befestigungsvorrichtung auf das Befestigungselement übertragen wird.

Wenn die Scher- bzw. Schubkräfte der für die Herstellung der Schrauben und Befestigungsvorrichtungen verwendeten Materialien berücksichtigt werden, dann muß das Verhältnis der Breite des Vorsprunges 24 der Befestigungsvorrichtung zu der Breite der Nase 16 der Schraube im Bereich von 1:1 bis 1:4 und vorzugsweise im Bereich von 1:2 bis 1:3 liegen, um die Schubbzw. Scherwiderstände der Schrauben und der Befestigungsvorrichtungen in der Nähe der Punkte auszugleichen, die Kraft anwenden und auf die Kraft angewendet wird. Die in Fig. 4 dargestellte Breite L des eingreifenden Vors prunges 24 ist im wesentlichen gleich der Breite L der Kerbe 15 und die Kerbenbreite L nähert sich dem Durchmesser d des Halbkreises 19. Daher wird das Verhältnis zwischen der Breite I der Nase 16 und dem Durchmesser d des Halbkreises wie folgt definiert

ί -ε

oder vorzugsweise
1 '

3 =0

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Auf dei" anderen Seite ist die Breite I im wesentlichen gleich Bogenlänge des Kreises 18, der zwischen zwei benachbarten Halbkreisen definiert ist. Daher ist

wenn die letztere Gleichung in die vorhergehende Gleichung eingesetzt wird, dann ist

oder vorzugsweise

1 · ΊΕ . D / c < 1 ff

4 η O — O = 3 ' η

da die Anzahl η der Kerben 15 bei dieser Ausführungsform gleich sechs ist, muß der Durchmesser d des Halbkreises 19 das folgende Verhältnis mit dem Durchmesser D des Kreises 18 haben:

■0,1 D_n * d_n < 0,25 D_n

oder vorzugsweise

°> ^{12 D}o ^^do ^⁰'^{17 D}o , ; ■

Wenn die Durchmesser des Halbkreises 19 und des größeren Kreises 18 wie oben eingestellt werden, werden die entsprechenden Scher- bzw. Schubwiderstände des eingreifenden Vorsprunges 24 der Befestigungsvorrichtung und der Nase 16 des Befestigungselementes bzw. der Schraube

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gegenseitig ausgeglichen. Selbst wenn eine vollständige Übertragung der
'Drehkraft von der Befestigungsvorrichtung auf die Schraube ausgeübt wird, kommt es zu keinen Beschädigungen.

Dagegen werden die Schrauben beschädigt, wenn d > -^ . IL . D . Wenn

umgekehrt d < — . ίΠ . D dann kann es zu Beschädigungen der Be-O ο π Ο

festigungsvorrichtung kommen.

Der Fig. 3 ist zu entnehmen, daß die Kerbe 15 und die Nase 16 mit den Winkeln oC und ß bezüglich der zentralen Achse 0-0 des Schraubenkopfes geneigt sind. Die Winkel (X. und ß gleichen sich gegenseitig aus und werden innerhalb des Bereiches 1 < ^ = ß i· 10 bestimmt.

Auf der anderen Seite laufen der eingreifende Vorsprung 24 der Befestigungsvorrichtung und die eingreifende Kerbe 27, die zwischen zwei
benachbarten eingreifenden Vorsprüngen gebildet wird, mit Winkeln

γ und 6 zusammen in Bezug auf die zentrale Achse 0-0. Es besteht
folgendes Verhältnis zwischen den Winkeln <Λ und ß:

ι* = β >γ= θ

Eine maximale Entfernung C zwischen dem Boden der Kerbe 15 und der Zentralachse 0-0 des Schraubenkopfes führt zu der folgenden Beziehung
mit einer maximalen Entfernung C zwischen dem Apex des eingreifenden Vorsprunges 24 und der zentralen Achse 0-0 der Befestigungsvorrichtung:

Der maximale äußere Durchmesser D des Schrau'benkopfes ergibt die
folgende Beziehung mit dem maximalen inneren Durchmesser D des sicH

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anpassenden konkaven Teiles 22 der Befestigungsvorrichtung:

Weiterhin läuft die Scheibe 13 mit einem Winkel S zusammen. Wenn unter diesen Bedingungen die Höhe des Schraubenkopfes und zwar die Entfernung zwischen dem oberen Ende der Scheibe 13 und dem unteren Ende des Schraubenkopfes mit H bezeichnet wird und die Entfernung zwischen dem oberen Ende des Schraubenkopfes und dem eingreifenden Punkt P des Schraubenkopfes mit der Befestigungsvorrichtung durch Q angegeben wird, dann wird immer folgende Beziehung entstehen:

Q 4 H

Wird die Befestigungsvorrichtung am Schraubenkopf angesetzt bzw. ange passt, dann wird normalerweise verhindert, daß die Befestigungsvorrichtung gegen die obere Oberfläche der Scheibe anstösst und trotzdem passt sich die Befestigungsvorrichtung in zuverlässiger Weise an dem Schraubenkopf an und zwar an einem Punkt, der sich etwas oberhalb des oberen Endes der Scheibe befindet. Dadurch wird verhindert, daß sich die Befestigungsvorrichtung ohne weiteres vom Schraubenkopf löst. Eine Schraube dieser Art wird geformt durch Pressen oder durch Kaltschmieden. Das leichte Entfernen der Schraube aus der MetaUform wird erreicht aufgrund der zusammenlaufenden Konfiguration des geformten Gegenstandes, d.h. des Schraubenkopfes.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Mutter nach der vorliegenden Erfindung. Diese Mutter besteht aus einem Körper 28, der im zentralen Teil eine Schraubenöffnung 29 besitzt. Mehrere Kerben 30, Nasen 31 und die Scheibe 32 in der äußeren Peripherie des Körpers besitzen die gleichen

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Ausgestaltungen wie in Fig. 1 bis 5C dargestellt.

Die Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Mutter nach der Erfindung. Diese Mutter besitzt die gleiche Ausgestaltung wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt, sie besitzt jedoch keine Scheibe.

Patentansp rüche: - 17 -

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Claims

. /V

Patentansprüche

M . ) Befestigungselement mit einer Mehrzahl von Kerben an der Peripherie des Kopfteiles, die sich entlang der zentralen Achse des Kopfteiles erstrecken, und mit einer Mehrzahl von Nasen, die sich zwischen benachbarten Kerben befinden, dadurch gekennzeichnet, daß

der Kopfteil (12, 28) einen ersten Kr_eis (18) an seinem Querschnitt bildet,

jeder der Kerben (15, 30) des Kopfteiles an seinem Querschnitt einen partitiellen Kreis (19) bildet, der innerhalb des ersten Kreises gekrümmt ist, und . ._ .

das Zentrum (0 ) des partitiellen Kreises auf einer entsprechenden radialen Linie angeordnet ist, die sich vom Zentrum (O) des ersten Kreises erstreckt und innerhalb eines Bereiches diese Radiallinie, die zwischen dem letzteren Zentrum und einem ersten Schnittpunkt definiert ist, an dem sich zwei tangentiale Linien (25, 25a) überschneiden, wobei die tangentialen Linien den ersten Kreis an zweiten Schnittpunkten (P. P) berühren an denen der erste Kreis den partitiellen Kreis überschneidet,

wobei die Kerben und Nasen mit den entsprechenden eingreifenden Vorsprüngen und eingreifenden Kerben der Befestigungsvorrichtung verbunden sind, wenn das Befestigungselement an einer Aussparung einer Befestigungsvorrichtung angebracht ist, die einen ähnlichen Querschnitt hat wie das Befestigungselement. ·
2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrum (O) des partitiellen Kreises zwischen einem ersten Schnittpunkt und einer Bogen- bzw. Kreissehne (26) angeordnet ist, die die zweiten Schnittpunkte (P undP ) verbindet. "

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3.· Befestigungselement nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerben (15, 30) des Kopfteiles (12, 28) in gleichen Abständen kreisförmig um den Kopfteil angeordnet sind, und der Durchmesser der Kerbe des partitiellen Kreises durch die Gleichung
1 ■ K . ο _d <. 1 . >r . _D
5.n. 0 _ ο _ 2 ή ■ 0

definiert ist, worin D den Durchmesser des ersten Kreises darstellt, d den Durchmesser des partitiellen Kreises, und. η die Anzahl der Kerben im Kopfteil.

4. Befestigungselennent nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerbe (15,30) und die Nase (16, 31) des Kopfteiles (12, 28) zu der zentralen Achse (0-0) des Kopfteiles mit Winkeln geneigt sind, die durch die Gleichungen

1° < (A - ß < io°
X = θ <<A = ß

definiert sind, worin <a den spitz zulaufenden Winkel der Kerbe (15,30) des Kopfteiles darstellt, ß den spitz zulaufenden Winkel der Nase (16, 31) des Kopfteiles, f den spitz zusammenlaufenden eingreifenden Vorsprung (24) der Befestigungsvorrichtung , und θ den spitz zusammenlaufenden Winkel der eingreifenden Kerbe (27) der Befestigungsvorrichtung.

5. Befestigungselement nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch g e -

— 1 Q —

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kennzeichnet , daß vier bis acht Kerben (15, 30) vorhanden sind.
6. Befestigungselement nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß- der Kopfteil aus einem Schraubenkopf (12) besteht und einen konzentrischen mit einem Gewinde versehenen Schaft (14) besitzt.
7. Befestigungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine flanschförmige Scheibe (13) zwischen den Schraubenkopf und den Schaft angeordnet ist.
8. Befestigungselement nach Ansprüchen 1 bis-" 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfteil einen Mutterkörper (28) bildet und mit einem konzentrischen Schraubloch (29) versehen ist.
9. Befestigungselement nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η -

ζ e i c h η e t , daß der Kopfteil ( male portion)'an seinem Bodenteil eine flanschförmige Scheibe (32) besitzt.

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