DE20015932U1

DE20015932U1 - Doppelt umkehrbarer Ratschenschlüssel

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Publication number: DE20015932U1
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Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 2000-07-06
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2000-12-14
Anticipated expiration: 2010-09-15
Also published as: GB2367515A; US6289771B1; FR2814103B3; FR2814103A3; GB0021897D0

Description

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7991 Ill/Br.

&iacgr;&ogr; Chih-Ching HSIEH

No. 64, Lane 107, Liang Tsun Rd.,

Fong Yuan City,
Taichung Hsien, TAIWAN, R.O.C.

Doppelt umkehrbarer Ratschenschlüssel

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Ratschenschlüssel und im besonderen auf einen doppelt umkehrbaren Ratschenschlüssel.

Eine Vielzahl von Kombinationsschraubenschlüsseln, wie Hexagon-Schraubenschlüssel, Ratschenschlüssel, umkehrbare Ratschenschlüssel usw., sind beschrieben worden, um Gewindebolzen und Muttern zu drehen und sind handelsüblich am Markt verfügbar. Herkömmliche umkehrbare Ratschenschlüssel besitzen jedoch verschiedene gravierende Nachteile, wie z.B. (1) die Übertragbarkeit einer geringen Torsionskraft, (2) ein komplizierter Aufbau, hohe Herstellungskosten und Neigung zum Abgleiten sowie (3) sie sind nicht in der Lage, fest am Werkstück anzugreifen. Die Fig. 1 bis 7 zeigen verschiedene Aufbauten handelsüblich verfügbarer umkehrbarer Ratschenschlüssel. Die Ausgestaltungen nach den Fig. 1 und 2 besitzen die oben erwähnten drei allgemeinen Nachteile, während die Ausgestaltungen gemäß den Fig. 3 bis 7 insbesondere die vorgenannten ersten und zweiten Nachteile aufweisen. Im besonderen neigt das Ratschenrad nach der Ausführungsform, wie sie in Fig. 4 und Fig. 7 dargestellt ist, dazu abzugleiten.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Es liegt dementsprechend der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ratschenschlüssel zur Verfügung zu stellen, der in der Lage ist, hohe Torsionskräfte zu übertragen. Des weiteren soll er einen einfachen Aufbau besitzen, um fest und positiv am Werkstück angreifen zu können in jeder der umkehrbaren Richtungen, so daß das Werkstück positiv gedreht werden kann über das Ratschenrad und den Schlüsselkörper.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale, wobei hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ratschenschlüssels auf die Merkmale der Unteransprüche verwiesen wird.

Der dermaßen ausgestaltete doppelt umkehrbare Ratschenschlüssel behebt die aufgezeigten Nachteile und ist insbesondere kostengünstig herstellbar und läßt sich in einer einfachen Weise montieren. Er kann fest und positiv mit dem Werkstück zum Eingriff geführt werden.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Ratschenschlüssels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigen im einzelnen:

Fig. 1 einen doppelt umkehrbaren Ratschenschlüssel nach dem Stand der

Technik,

Fig. 2 einen weiteren Aufbau eines doppelt umkehrbaren Ratschenschlüs

sels nach dem Stand der Technik,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines weiteren Aufbaues eines herkömmli-

chen doppelt umkehrbaren Ratschenschlüssels,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausgestaltung eines her

kömmlichen doppelt umkehrbaren Ratschenschlüssels,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung eines weiteren Aufbaues eines doppelt um

kehrbaren Ratschenschlüssels nach dem Stand der Technik,

Fig. 6 eine Schnittdarstellung eines weiteren Aufbaues eines herkömmli-

chen doppelt umkehrbaren Ratschenschlüssels,

Fig. 7 eine Schnittdarstellung eines noch anderen Aufbaues eines doppelt

umkehrbaren Ratschenschlüssels nach dem Stand der Technik,

&iacgr;&ogr; Fig. 8 eine perspektivische Darstellung des doppelt umkehrbaren Rat

schenschlüssels gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 9 eine Explosionsdarstellung des doppelt umkehrbaren Ratschen-

schlüsseis gemäß Fig. 8,

Fig. 10 die Draufsicht auf den doppelt umkehrbaren Ratschenschlüssel gemäß Fig. 8,

Fig. 11 die Draufsicht auf eine Schnittdarstellung einer alternativen Ausfüh

rungsform des doppelt umkehrbaren Ratschenschlüssels gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 12 die Draufsicht als Schnittdarstellung einer weiteren alternativen

Ausführungsform des umkehrbaren Ratschenschlüssels gemäß der

vorliegenden Erfindung,

Fig. 13 die Darstellung des Anschlagelementes des doppelt umkehrbaren Ratschenschlüssels gemäß Fig. 10 in eine andere Position geschaltet,

Fig. 14 ein Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 15 ein weiteres Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

•4 &idigr; . . i &idigr; &idigr; &idigr; ·' *· '

Fig. 16 eine schematische Darstellung unter Wiedergabe der Drehrichtung des rückwärtigen Fingerstreifens des Anschlagelementes in dem Schraubenschlüssel gemäß der vorliegenden Erfindung,
5

Fig. 17 eine Explosionsdarstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform des doppelt umkehrbaren Ratschenschlüssels gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 18 eine Montagedarstellung im Schnitt des doppelt umkehrbaren Ratschenschlüssels gemäß Fig. 17,

Fig. 19 eine der Fig. 18 ähnliche Darstellung, wobei jedoch das Anschlagelement in die andere Position geschaltet ist,

Fig. 20 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Drucklagerung gemäß der vorliegenden Erfindung und

Fig. 21 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der mathematischen

Analyse zur Bestimmung der Position des rückwärtigen Fingerstrei

fens an dem Anschlagelement gemäß der vorliegenden Erfindung.

Wie die Fig. 8 bis 15 zeigen, umfaßt der doppelt umkehrbare Ratschenschlüssel gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein einen Schlüsselkörper 21, ein Ratschenrad 22, ein Anschlagelement 23, einen Positionierstift 24, eine Feder 25, einen oberen Deckel 26 sowie ein C-förmiges Halteelement 27.

Der Schlüsselkörper 21 umfaßt einen Griff 211 sowie ein Ringende 212, welches integral mit einem Ende des Griffes 211 ausgebildet ist. Der Griff 211 ist eine flaehe gerade Schiene, die sich senkrecht von der Peripherie des Ringendes 212 ausgehend erstreckt (siehe Fig. 8 und 9). Gemäß einer alternativen Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung erstreckt sich der Griff 211 von der Peripherie des Ringendes 212 ausgehend und ist rückwärtig nach oben um 15° geneigt (siehe Fig. 14) oder rückwärtig nach unten um 15° (siehe Fig. 15). Der Ring, der

durch das Ringende 212 definiert ist, wird durch zwei miteinander in Verbindung stehende runde Öffnungen mit unterschiedlichem Durchmesser gebildet, die in der Lage sind, einerseits das Ratschenrad 22 und andererseits das Anschlagelement 23 aufzunehmen. Die obere Kappe 26 deckt die Ringkammer in dem Ringende 212 ab, um das Ratschenrad 22 und das Anschlagelement 23 an ihrem Platz zu halten. Das Ringende 212 umfaßt darüber hinaus eine Positioniernut 2121 um die große runde Öffnung des Ringers herum. Das C-förmige Halteelement 27 ist an der umlaufenden Positioniernut 261 des oberen Deckels 26 befestigt und greift um den Umfang herum in die Positioniernut 2121 des Ringendes 212 ein, um den &iacgr;&ogr; oberen Deckel 26 an seinem Platz zu halten.

Das Anschlagelement 23 ist in der kleinen runden Öffnung des Ringes innerhalb des Ringendes 212 montiert und umfaßt eine glatt gebogene, nach außen gekrümmte gezahnte Eingriffsfläche 232, die in Eingriff gedrückt wird mit dem Ratschenrad 22, um die Drehrichtung des Ratschenrades 22 in der Ringkammer innerhalb des Ringendes 212 zu begrenzen, während ein rückwärtiger Fingerstreifen 231 vorgesehen ist, der sich aus dem Ringende 212 heraus erstreckt und von Hand betätigt werden kann, um das Anschlagelement 23 in dem Ringende 212 zu drehen und den Eingriff zwischen einer der beiden Hälften der Eingriffsfläche 232 mit dem Ratschenrad 22 umzuschalten zur Steuerung der Arbeitsrichtung des Ratschenrades 22. Eine Rücknut 233 nimmt die Feder 25 auf. Die Feder 25 ist geformt ähnlich einer offenen Schleife eines ovalen Profils und greift teilweise in die Rücknut 233 des Anschlagelementes 23 ein. Der Positionierstift 24 ist über einen Preßsitz in einer Seitenöffnung 2110 des Griffes 211 gehalten, angrenzend an das Ringende 212, um die Feder 25 niederzuhalten.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 12 kommt ein Elastomer 30 zum Einsatz, um die vorgenannte Feder 25 zu ersetzen und wird durch den Positiönierstift 24 gegen das Anschlagelement 23 gehalten.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform, die in Fig. 11 wiedergegeben ist, umfaßt das Anschlagelement 31 einen Stift 311 sowie eine Führungsöffnung 312, wobei ein Federdraht 32 vorgesehen ist, der mit einem Ende an dem Stift 311 gehalten ist, während das andere Ende gekrümmt ist und in die Führungsöffnung

312 eingehakt ist. Der Federdraht 32 wird gedrückt und erzeugt ein Geräusch, wenn das Anschlagelement 31 von einer Position in die andere geschaltet wird.

Gemäß der alternativen Ausgestaltungsform, die in den Fig. 17 bis 19 wiedergegeben ist, besitzt das Anschlagelement 23 eine wellenförmige Rücknut 313, während eine Stahlkugel 5 in die wellenförmige Rücknut 313 des Anschlagelementes 23 eingesteckt ist und von der Druckfeder 4 abgestützt ist.

Die Kraftanalyse der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme &iacgr;&ogr; auf die Fig. 20 ausgeführt.

M1 =r1xF1
M2 = r2 &khgr; F2

Die Kraft ist ausgeglichen wenn M1 = M2. Die Arbeitsfähigkeit ist gegeben zur Aufnahme der Wirkung von äußerer Kraft, wenn M1 = M2 > M. Nach der Mechanik ist der Kraftarm M2 kurz, der Einheitslagerdruck hoch und die kraftaufnehmende Fläche muß erhöht werden, um die Kraft zu verteilen. Der glatt gebogene, nach außen gekrümmte Aufbau der gezahnten Eingriffsfläche 232 erhöht in starkem Maße die Eingriffsfläche zwischen de Ratschenrad 22 und dem Anschlagelement 23. Damit wird wirkungsvoll die Kraft des tangentialen Momentes M1, welches durch F1 erzeugt wurde, verteilt. Da der gesamte Druck auf die Tangentenlinie wirkt, ist das Moment des Ratschenrades 22 größer als des Anschlagelementes 23 und dementsprechend ist der Einheitsflächendruck relativ klein. Daher ist die Erfindung geeignet, einen relativ dünneren, kürzeren Hochleistungsschlüssel bereitzustellen.

Entsprechend durchgeführten Versuchen erreicht, wenn &THgr;2 = 25° -35°, dieser Aufbau einen besseren Eingriffswinkel und vermag Torsionskräfte aufzunehmen,

$2>&THgr;1

t3=rlx91 Gl=t3/rl rl ist eine Konstante, 91ocf3
C2=r21x02 92 = t2/r2 r2 ist eine Konstante, 92oc£2

das bedeutet, daß dann, wenn r2 erhöht wird, &THgr;1 erhöht wird und £2 relativ ansteigt und dementsprechend erhält man die nachfolgenden Daten (n ist der ausgelegte Parameter).

&THgr;2 r2 &THgr;1 rl n=rl/r2

25 2291,84xC2 16,13 3552,35x£l l_f58

26 2203,69xC2 16,88 3393,68xCl 1,54

27 2122,07x«2 17,65 3246,76x£l 1,53

28 2046,28x£2 18,67 3069,42x£l 1,58

29 1975,72xC2 18_f85 3121,63x£l 1,55 30 1909,86xt2 . 20,00 2864,78xCl 1,52

31 1848,25xC2 20,39 2809,34xCl 1,50

32 1790,50x12 21,33 2685,75x£l 1,52

33 1736,24xt2 21,57 2656,44x£l 1,51

34 1685,17xt2 21,73 2612,01x£l 1,56

35 1637,02xC2 22.43 2553,75x£l 1,52 15

^=rxßx3.1416/180=0.01745rxß

die Analyse des Druckes, der von dem Anschlagelement und dem Rad aufgenommen wird, ergibt:
ZFl=Pl/Al=Pl/£lxt

Achsenrad:

Pl=ZFlx£lxt

Aktuelle Lagerung : *3=&Pgr;&khgr;&thgr;1 &Rgr;&Iacgr;= ZFlxrlx91xt

Anschlagelement: EF2=P2/A2 C2=r2x92 P2= lF2xr2xG2xt

Da £2>£1, P1<P'1 ist der aktuelle Lagerdruck größer als der Anschlagelementlagerdruck. Die beste Anschlagelementausgestaltung muß ^2>^3, d.h. &THgr;2>&THgr;1 halten. Diese Ausgestaltung erhöht stark den Drucklagerbereich und es wird dementsprechend eine relativ hohe Torsionskraft erzielt.

In Fig. 16 befindet sich der rückwärtige Fingerstreifen 231 unterhalb der Höhe des Ringendes 212 und ist fest mit dem Anschlagelement 23 verbunden. Der Verbindungspunkt 2311 zwischen dem rückwärtigen Fingerstreifen 231 und dem Anschlagelement 23 besitzt einen gleichen Abstand von den beiden distalen Enden der glatt gekrümmten nach außen gebogenen gezahnten Eingriffsfläche 232, so daß der rückwärtige Fingerstreifen 231 gedreht werden kann mit einem geringeren Aufwand, um den Eingriff zwischen dem Ratschenrad 22 und dem Anschlagelement 23 umzuschalten.

&iacgr;&ogr; Die Position des rückwärtigen Fingerstreifens 231 am Anschlagelement 23 wird bestimmt entsprechend der mathematischen Analyse, die nachfolgend erläutert wird unter Bezugnahme auf Fig. 21.

H1/H3=H4/H5

&EEgr;4=&EEgr;1&khgr;&thgr;3

&EEgr;5=&EEgr;3&khgr;&thgr;3
H1 oc 1/H5 in indirekter Proportion.

Je größer H1 ist, um so kleiner wird H5 sein, d.h. der Drehwinkel des rückwärtigen Fingerstreifens ist relativ kleiner wenn H1 (der Abstand zwischen dem rückwärtigen Fingerstreifen und dem Mittelpunkt des Anschlagelementes) relativ größer ist. Die Ausgestaltung des rückwärtigen Fingerstreifens basiert auf diesem Konzept.

Entsprechend Untersuchungen zeigt sich daß:

Wenn 93=50° ~ 70° ist die Länge H'2 relativ größer bei einer Vergrößerung des Winkels. Je kleiner H'2 ist, um so kleiner ist R und um so stärker wird die struktu-

~ relle Festigkeit sein. Wenn man H'2 verringern will, muß die Höhe des rückwärtigen Fingerstreifens abgesenkt werden, entsprechend der o.g. Gleichung. Bevorzugte Daten werden nachfolgend wiedergegeben:

• ·

	&EEgr;5	•9 : . . * ····	• · ··· · · · ·
	0,873	• e *·» ·**	·· .« ·· ··
&THgr;3	0,890	H'2 H'5
50	0,908	0,0937	0,845
51	0,925	0,0974	0,861
52	0,960	0,1012	0,877
53	0,977	0,1051	0,892
54	0,977	Oj 1130	0,908
55	0,995	0,1171	0.923
56	1,012	0,1171	0,939
57	1,030	0,1212	0,954
58	1,047	0*1254	0,970
59	1,065	0,1295	0,985
60	1,082	0,1340	1,000
61	1,100	0,1384	1,015
62	1,117	0,1428	1,030
63	1,134	0,1474	1,045
64	1,152	0,1520	1,060
65	1,169	0,1566	1,075
66	1,187	0,1613	1,089
67	1,204	0,1661	1.104
68	1,222	0,1710	1,118
69	0,1759	1,133
70	0,1808	1,147

Zusammengefaßt wird ein doppelt umkehrbarer Ratschenschlüssel zur Verfügung gestellt mit einem Schlüsselkörper, der ein Ringende trägt, einem Ratschenrad, welches in der Ringkammer des Schlüsselkörpers montiert ist und in der Lage ist, zusammen mit dem Schlüssel körper einen Gewindebolzen oder eine Mutter zu drehen. Ein Anschlagelement ist in dem Ringende des Schlüsselkörpers montiert und kann zwischen zwei Positionen hin- und hergeschaltet werden, um die Rotationsrichtung des Ratschenrades relativ zum Schlüsselkörper zu steuern. Das Anschlagelement besitzt eine glatt gekrümmte, nach außen gebogene gezahnte Eingriffsfläche, die in Eingriff gedrückt wird mit dem Ratschenrad, um die Drehrichtung des Ratschenrades in dem Schlüsselkörper zu begrenzen. Ein rückwärtiger Fingerstreifen erstreckt sich aus der Ringkammer des Schlüsselkörpers heraus und kann von Hand betätigt werden, um das Anschlagelement in der Ringkammer zu drehen und den Eingriff zwischen einer der beiden Hälften der Eingriffsfläche des Anschlagelementes mit dem Ratschenrad umzuschalten, um die Dreh- bzw. Arbeitsrichtung des Ratschenrades zu steuern.

• ···■

Es soll an dieser Stelle noch einmal ausdrücklich angegeben werden, daß es sich bei der vorangehenden Beschreibung lediglich um eine solche beispielhaften Charakters handelt und daß verschiedene Abänderungen und Modifikationen möglich sind, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Doppelt umkehrbarer Ratschenschlüssel, gekennzeichnet durch:
einen Schlüsselkörper (21) mit einem Griff (211) sowie einem Rindende (212), welches sich integral an ein Ende des Griffes (211) anschließt, wobei das Ringende (212) eine Kammer bildet, die aus einer großen runden Öffnung und einer kleinen runden Öffnung, die an die große runde Öffnung angeschlossen ist, besteht,
ein Ratschenrad (22), welches in der großen runden Öffnung innerhalb des Ringendes (212) des Schlüsselkörpers (21) montiert ist zur Drehung eines Gewindebolzens oder einer Mutter zusammen mit dem Schlüsselkörper (21),
ein Anschlagelement (23), welches in der kleinen runden Öffnung innerhalb des Ringendes (212) des Schlüsselkörpers (21) montiert ist und drehbar ist zur Steuerung der Rotationsrichtung des Ratschenrades (22) in dem Schlüsselkörper (21),
ein Deckel (26), der die Ringkammer des Ringendes (212) abdeckt zur Niederhaltung des Ratschenrades (22) und des Anschlagelementes (23) an ihrem Platz,
ein C-förmiges Halteelement (27), welches an der Ringkammer des Ringendes (212) befestigt ist, um den Deckel (26) in seiner Position zu halten, sowie
eine Stützeinrichtung, die in dem Schlüsselkörper (21) installiert ist, zur Abstützung und Positionierung des Anschlagelementes (23) in dem Ringende (212), wobei
das Anschlagelement (23) eine glatt gekrümmte, nach außen gebogene gezahnte Eingriffsfläche (232) besitzt, die in Eingriff mit dem Ratschenrad (22) gedrückt wird zur Begrenzung der Drehrichtung des Ratschenrades (22) in dem Ringende (212), während sich ein rückwärtiger Fingerstreifen (231) aus dem Ringende (212) heraus erstreckt und von Hand betätigbar ist zur Drehung des Anschlagelementes (23) in dem Ringende (212) und zum Umschalten des Eingriffes zwischen den beiden Hälften der Eingriffsfläche (232) mit dem Ratschenrad (22) für die Steuerung der Drehrichtung des Ratschenrades (22) mit einer Rücknut (232), während
die Stützeinrichtung eine Feder (25) in der Form einer offenen Schleife eines ovalen Profils umfaßt, die teilweise in Eingriff mit der Rücknut (233) des Anschlagelementes (23) steht, sowie einen Positionierstift (24), der in einer Seitenöffnung (2110) des Griffes (211) des Schlüsselkörpers (21) installiert ist zur Niederhaltung der Feder (25) gegen das Anschlagelement (23).

2. Ratschenschlüssel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinrichtung ein Elastomer (30) umfaßt, welches teilweise in die Rücknut (233) des Anschlagelementes (23) eingreift, während ein Positionierstift (24) in einer Seitenöffnung (2110) des Griffes (211) des Schlüsselkörpers (21) installiert ist, zur Niederhaltung des Elastomeren (30) gegen das Anschlagelement (23).

3. Ratschenschlüssel gemäß Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagelement (31) einen Stift (311) sowie eine Führungsöffnung (312) umfaßt, wobei ein Federdraht (32) mit einem Ende an dem Stift (311) befestigt ist, während das andere Ende gekrümmt ist und in die Führungsöffnung (312) eingehakt ist zur Erzeugung eines Geräusches, wenn der Eingriff zwischen dem Anschlagelement (31) und dem Ratschenrad (22) umgeschaltet wird.

4. Ratschenschlüssel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagelement (23) eine wellenförmige Rücknut (313) besitzt und eine Stahlkugel (5) in die wellenförmige Rücknut (313) des Anschlagelementes (23) eingreift, während eine Druckfeder (4) in dem Ringende montiert ist zur Abstützung der Stahlkugel (5) in der wellenförmigen Rücknut (313) des Anschlagelementes (23).