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Drehmomentschlüssel
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Die Erfindung betrifft einen Drehmomentschlüssel mit einer überlastkupplung,
über die ein Drehmoment einstellbarer Größe mittels eines Antriebshebels auf einen
Mitnehmer übertragbar ist.
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Die bekannten Drehmomentschlüssel dieser Art sind mit dem Nachteil
behaftet, daß es nicht in einfacher Weise möglich ist, das eingestellte Drehmoment
zu überprüfen oder den Schlüssel auf ein bestimmtes Drehmoment einzustellen, weil
für die Prüfung und Eichung oder Justierung eine Vorrichtung notwendig ist, welche
dem Benutzer üblicherweise am Arbeitsplatz nicht zur Verfügung steht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen verbesserten Drehmomentschlüssel
zu schaffen, dessen Drehmoment in einfacher Weise auch an der Einsatzstelle justiert
werden kann.
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Diese Aufgabe löst ein Drehmomentschlüssel mit den Merkmalen des Anspruchs
1, da für eine Justierung nur die Uberlastkupplung mittels der in den Schlüssel
eingebauten Feder mit einem definierten Drehmoment belastet zu werden braucht, wozu
nur die Feder in einem definierten Maß vorzuspannen ist. In vielen Fällen wird es
genügen, die Drehmomenteinstellung des Schlüssels bei einem einzigen, beispielsweise
in der Mitte des Verstellbereiches liegenden Wert zu justieren und alle übrigen
Drehmomentwerte durch eine definierte Verstellung des maximal übertragbaren Drehmomentes
der Uberlastkupplung einzustellen. Es ist aber selbstverständlich auch möglich,
die Drehmomentjustiereinrichtung so auszubilden, daß die Feder auf unterschiedliche,
definierte Spannungen eingestellt werden kann. Die Oberlastkupplung ist dann auf
die entsprechenden Drehmomentwerte justierbar.
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Vorzugsweise ist die Feder durch eine definierte Schwenkbewegung des
Antriebshebels auf die definierte Spannung einstellbar.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Feder eine um einEn
oder mehrere definierte Winkel tordierbare Drehstabfeder, da mit einer solchen Drehstabfeder
in konstruktiv einfacher Weise ein bestimmter Schwenkwinkel des Antriebshebels in
ein definiertes Drehmoment umgesetzt werden kann.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Drehmomentschlüssels
sind Gegenstand der Unteransprüche 4 bis 12.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt des Ausführungsbeispiels; Fig.
2 einen Schnitt nach der Linie II - II der Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt nach der
Linie III - III der Fig. 1.
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Ein vollisolierter Drehmomentschlüssel, mit dem gefahrlos Schraubverbindungen
mit einem bestimmten Drehmoment festgezogen und auch gelöst werden können, sofern
das zum Lösen erforderliche Drehmoment einen bestimmten Maximalwert nicht überschreitet,
weist, wie Fig. 1 zeigt, ein aus einem elektrisch isalierendem Kunststoff bestehendes,
nabenförmiges Gehäuse 1 auf, mit dem einstückig ein von ihm radial abstehender,
rohrförmiger Handhebel 2 ausgebildet ist, der zur Erzeugung der Drehbewegung des
Schlüssels um die Längsachse des Gehäuses 1 zusammen mit diesem geschwenkt wird.
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Der außen ballige Teil des Gehäuses 1, an den der Handhebel 2 angeformt
ist, hat einen größeren Innendurchmesser als der sich daran anschließende und zu
seinem freien Ende hin konisch verjüngende Teil, in den eine Stahlbuchse 3 eingesetzt
ist, die mit einem Innengewinde versehen ist. In die-
ses Innengewinde
greift das Außengewinde einer Gewindehülse 4 aus Stahl ein, die fest auf dem hohlzylindrischen
Teil einer als Ganzes mit 5 bezeichneten Einstellkappe sitzt.
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Diese aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff bestehende Einstellkappe
5 übergreift den konischen Teil des Gehäuses 1 teilweise mit einem glockenförmigen
Teil 5', der auf seiner Außenmantelfläche mit in Längsrichtung verlaufenden Griffrillen
6 und auf seiner nach außen weisenmit den Stirnfläche/in radialer Richtung verlaufend
sowie um gleiche Winkel gegeneinander versetztn Einstellrillen 7 versehen ist. Im
Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel zwischen zwei benachbarten Einstellrillen
900.
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Der hohlzylindrische Teil der Einstellkappe S und die Gewindehülse
4 drücken gegen das eine Ende eines in der Stahlbuchse 3 gleichachsig zu ihr angeordneten
Tellerfederpaketen 8, dessen anderes Ende über ein im Bereich der Schulter am übergang
zu dem Abschnitt mit größerem Innendurchmesser angeordnetes Drucklager 9 in axialer
Richtung gegen die Abtriebsscheibe 10 einer Uberlastkupplungdrückt, deren Antriebsscheibe
11, die unmittelbar neben der Abtriebsscheibe 10 auf der dem Drucklager 9 abgekehrten
Seite liegt, wie diese gleichachsig zur Längsachse des Gehäuses 1 in diesem relativ
zum Gehäuse drehbar gelagert ist. Die Abtriebsscheibe 10 stützt sich, wie Fig. 1
zeigt, über ein zweites Drucklager 12 auf einem Sicherungsring 13 ab.
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Der Abstand der Abtriebsscheibe 10 von der Schulter 1 am Übergang
vom kleineren zum größeren Innendurchmesser des Gehäuses 1 ist etwas größer als
die Höhe von Zähnen 14 mit Sägezahnprofil an der Abtriebsscheibe 10. Mit steigender
Größe des von der Uberlastkupplung zu übertragenden Drehmomentes gleiten die Anlageflächen
der Antriebsscheibe 11 auf den schrägen Flanken der Zähne 14 gegen deren Spitze
hin, wobei sich die Abtriebsscheibe 10 unter Erhöhung der Spannung des Tellerfederpaketes
8 in axialer Richtung von der Antriebsscheibe 11 entfernt, bis die An-
triebsscheibe
11 bei Erreichen des eingestellten, maximalen Drehmomentes über die Zahnspitzen
hinweg-gleitet. Das maximale Drehmoment ist daher davon abhängig, wie tief der zylindrische
Teil der Einstellkappe 5 in die Stahlbuchse 3 eingedreht ist. Im Ausführungsbeispiel
entspricht eine Umdrehung des Einstellkopfes 5 einer Änderung des von der Überlastkupplung
übertragbaren maximalen Drehmomentes um lONm.
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Der Antrieb der Antriebs scheibe 11 erfolgt über eine gleichachsig
neben ihr angeordnete Ratschenscheibe 15, die auf ihrer der Antriebsscheibe 11 zugekehrten
Stirnseite kleine Zähne 16 mit Sägezahnprofil trägt, welche in Rasten der Antriebsscheibe
11 in der Antriebsrichtung formschlüssig eingreifen und in der entgegengesetzten
Drehrichtung aus diesen herausgleiten, weil die Ratschenscheibe 15 mit nur geringer
Axialkraft mittels einer weichen Wellblattfeder 17 gegen die Antriebsscheibe 11
gedrückt wird. In ihrer Mantelfläche hat die Ratschenscheibe 15 eine radial nach
außen hin offene und sich über die gesamte axiale Länge der Ratschenscheibe erstreckende
Rechtecknut, in welche eine exzentrisch von der einen Stirnfläche eines Zapfens
18 abstehende Nase 19 formschlüssig eingreifen kann. Der Zapfen 18 ist drehbar und
axial verschiebbar in der Handhabe 2 gelagert und am einen Ende eines glasfaserverstärkten
Kunststoffstabes 20 befestigt, dessen anderes Ende einen sich an die Handhabe 2
anschließenden Drehknopf 21 trägt. An der gegen die Handhabe 2 weisenden Seite hat
der fest mit dem Stab 20 verbundene Drehknopf 21 zwei diametral angeordnete und
sich in radialer Richtung erstreckende, unterschiedlich lange Rippen 22 und 23,
welche in eine Quernut der Handhabe 2 eingreifen können. Weist die längere Rippe
23 nach oben, dann ist die Nase 19 auf die Ratschenscheibe 15 ausgerichtet. Eine
um den Stab 20 gelegte, vorgespannte Schraubenfeder 24 sucht die Rippen 22 und 23
mit der Quernut und die Nase 19 mit der Ratschenscheibe 15 in Eingriff zu halten,
erlaubt
aber eine Axialverschiebung zum Zwecke des Ausrastens und Drehens des Drehknopfes
21 sowie des Zapfens 18.
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Neben der Ratschenscheibe 15 ist im Gehäuse 1 drehbar und axial verschiebbar
eine zweite Ratschenscheibe 25 angeordnet, die symmetrisch zur ersten Ratschenscheibe
15 ausgebildet ist und von der Wellblattfeder 17 gegen eine Scheibe 26 gedrückt
wird, von deren der Ratschenscheibe 25 abgekehrten Stirnfläche ein zentral angeordneter
Mitnehmer 27 absteht, der einstückig mit dieser Scheibe ausgebildet oder fest mit
ihr verbunden ist. Der Mitnehmer 27 hat das mit tels des Schlüssels aufgebrachte
Drehmoment auf die festzuziehende oder zu lösende Schraubverbindung zu übertragen
und ist im Ausführungsbeispiel ein Außenvierkant. Die Scheibe 26, die an einei7die
Innenwandung des Gehäuses 1 eingreifenden Sicherungsringes 29 abgestützt ist, hat
auf der der zweiten Ratschenscheibe 25 zugekehrten Stirnseite Rasten für den Eingriff
von sägezahnförmigen Zähnen der zweiten Ratschenscheibe. Wie Fig. 1 zeigt, sind
diese Zähne so angeordnet, daß sich ein Formschluß zwischen der Ratschenscheibe
25 und der Scheibe 26 bei einer Drehung ergibt, welche entgegengesetzt der Drehung
der Ratschenscheibe 15 bei deren formschlüssiger Kupplung mit der Antriebsscheibe
11 ist.
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Falls der Schlüssel zum Lösen einer Schraubverbindung verwendet wird,
wird deshalb der Zapfen 18 um 1800 gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Stellung
gedreht, wozu er zuvor mittels des Stabes 20 und des Drehknopfes 21 zurückgezogen
wird. Nach der Drehung um 1800 ist die Nase 19 auf die Nut 28 in der Mantelfläche
der zweiten Ratschenscheibe 25 ausgerichtet,und wie Fig. 3 zeigt, ist diejenige
Flanke der Nut 28, über welche der Zapfen 18 beim Lösen einer Schraubverbindung
das Drehmoment überträgt, geneigt. Der Neigungswinkel und die Vorspannung der Schraubenfeder
24 sind so gewählt, daß die Nase, beispielsweise beim Lösen einer festsitzenden
Schraube, ausrastet, ehe sie oder andere Teile des Schlüssels beschädigt oder zerstört
werden.
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Die Scheibe 26 ist nicht nur mit dem Mitnehmer 27 fest verbunden oder
einstückig mit ihm ausgebildet, sondern auch mit dem einen Ende eines rohrförmigen
Verbindungskörpers 30, der sich, wie Fig. 1 zeigt, durch zentrale Durchbrüche der
beiden Ratschenscheiben 25 und 15 sowie der Antriebsscheibe 11 und der Abtriebsscheibe
10 hindurch bis in das Innere des hohlzylindrischen Teiles der Einstellkappe 5 erstreckt.
Der im Inneren der Einstellkappe 5 und des Tellerfederpaketes 8 sowie der Abtriebsscheibe
10 liegende Abschnitt des Verbindungskörpers hat ein Vierkant-Außenprofil, und ein
entsprechendes Profil hat der Durchbruch der Abtriebsscheibe 10, so daß diese auf
Drehung formschlüssig mit dem Verbindungskörper verbunden ist. Die Antriebsscheibe
11 und die beiden Ratschenscheiben sitzen hingegen drehbar auf dem Verbindungskörper
30, der torsionssteif ist und drehfest die Abtriebsscheibe 10 mit der Scheibe 26
und dem Mitnehmer 27 verbindet.
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Um das über die Überlastkupplung übertragbare Drehmoment und damit
das maximale Drehmoment, mit dem die Schraubverbindung festgezogen werden kann,
eichen oder justieren zu können, ist in den Schlüssel eine Drehmoment-Justiereinrichtung
eingebaut, die zur Erzeugung eines definierten Justier-Drehmomentes eine Drehstabfeder
31 aufweist. Diese Drehstabfeder, die, wie Fig. 2 zeigt, eine zentrale Langsbohrung
und ein Vierkant-Außenprofil mit abgeflachten Ecken hat, liegt im Inneren des Verbindungskörpers
30, dessen Innenprofil ebenfalls ein Vierkant mit abgeflachten Ecken ist. Dies gilt
auch für den zentralen Durchbruch der Scheibe 26 sowie für den Mitnehmer 27, durch
den hindurch sich die Drehstabfeder erstreckt. Wie Fig. 2 zeigt, ist das Innenprofil
des Mitnehmers 27 derart vergrößert, daß die Drehstabfeder 31 um einen definierten
Winkel, im Ausführungsbeispiel einen Winkel von 60, relativ zum Mitnehmer verdreht
werden kann, bis der Außenvierkant der Drehstabfeder am Innenvierkant des Mitnehmers
Anschlag findet. Diese Stellung ist in Fig. 2 mit strichpunk-
tierten
Linien angedeutet. Das Innenprofil des Durchgangs der Scheibe 26 sowie des Verbindungskörpers
30 muß so gewählt sein, daß es die bei dieser Torsion der Drehstabfeder 31 auftretende
Verdrehung nicht behindert. Im Ausführungsbeispiel ist deshalb das Innenprofil dieser
Teile das gleiche wie dasjenige des Mitnehmers 27. Das aus dem Mitnehmer 27 herausragende
Ende der Drehstabfeder 31 trägt einen zweiten Mitnehmer 32, der sich an den ersten
Mitnehmer 27 anschließt und das gleiche Außenprofil wie letzterer hat. Das andere
Ende der Drehstabfeder 31 ist am freien Ende des Verbindungskörpers 30 mittels Schrauben
33 drehfest und axial Xerschiebbar mit dem Verbindungskörper 3Q verbunden.
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Durch den zentralen Längskanal der Drehstabfeder 31 ist ein Stab 34
hindurchgeführt, dessen eines Ende in eine Gewindebohrung des zweiten Mitnehmers
32 eingreift und mit seiner kegeligen Spitze eine Kugel 35 radial nach außen drücken
kann, mittels deren der zweite Mitnehmer in der ihn aufnehmenden Vertiefung des
festzuziehenden oder zu lösenden Schraubelementes festgeklemmt werden kann. In dieser
Stellung des Stabes gibt der im Durchmesser vergrößerte, in den zweiten Mitnehmer
32 eingreifende Endabschnitt eine Kugel 36 frei, die in einer Radialbohrung des
ersten Mitnehmers 27 unverlierbar gehalten ist. Wird dieser Endabschnitt des Stabes
34 ein Stück weit aus dem zweiten Mitnehmer 32 herausgedreht, dann drückt er die
Kugel 36 so weit nach außen, daß der erste Mitnehmer 27 nicht in die Vertiefung
der Schraube od.dgl. eindringen kann. Das Drehen des Stabes 34 erfolgt mittels eines
Betätigungsknopfes 37, der fest mit dem anderen Ende des Stabes verbunden ist und
an die nach außen weisende Stirnseite der Einstellkappe 5 anschließt. Eine Rillung
der Außenmantelfläche des Betätigungsknopfes 37 erleichtert das Drehen und eine
niedrige Längsrippe 37' dient als Marke für die Rillen auf der Stirnseite der Einstellkappe
5. /
Zur Prüfung und Justierung des maximalen Anzugsmomentes wird
zunächst die Einstellkappe 5 in diejenige Endstellung gedreht, in der das Tellerfederpaket
8 seine maximale Vorspannung hat. Das von der Uberlastkupplung übertragbare Drehmoment
ist dann größer als das Prüf-Drehmoment.
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Mittels des Betätigungsknopfes 37 wird dann der Stab 34 so weit aus
dem zweiten Mitnehmer 32 herausgedreht, daß die Kugel 36 möglichst weit aus dem
ersten Mitnehmer 27 heraustritt. Nun wird der zweite Mitnehmer 32 in die Vertiefung
des mittels des Schlüssels zu drehe:enE1tents eingeführt. Die Kuclel 36 /verhindert
dabei, daß auch der erste Mitnehmer in die Vertiefung eintritt. Allerdings wäre
es auch möglich, den zweiten Mitnehmer 32 auf andere Weise festzuhalten, weil es
bei der Prüfung und Justierung nur darauf ankommt, daß der zweite Mitnehmer 32 gegen
ein Verdrehen gesichert ist. Nun wird die Handhabe 2, nachdem zuvor gegebenenfalls
noch die Nase 19 in Eingriff mit der Ratschenscheibe 35 gebracht worden ist, im
Sinne eines Festziehens einer Schraubverbindung gedreht. Dabei erfolgt eine entsprechende
Verdrehung des Verbindungskörpers 30 über die Uberlastkupplung, was eine Torsion
der Drehstabfeder 31 zur Folge hat. Da sich bei der Schwenkbewegung der Handhabe
2 auch die Scheibe 26 und der erste Mitnehmer 27 um den gleichen Winkel relativ
zur Drehstabfeder 31 drehen, kommt nach einem definierten Drehwinkel die Drehstabfeder
31 in die in Fig. 2 mit strichpunktierten Linien dargestellte Prüfstellung, in der
durch den nun vorhandenen Formschluß zwischen der Drehstabfeder und dem ersten Mitnehmer
eine weitere Schwenkbewegung der Handhabe 2 nicht mehr möglich ist. Der Schwenkwinkel,
der im Ausführungsbeispiel etwa 60 ist, führt im Ausführungsbeispiel zu einer Torsion
der Drehstabfeder 31, welche einem Drehmoment von 20Nm entspricht. Nun wird, während
die Handhabe 2 in der erreichten Stellung gehalten wird,die Einstellkappe 5 so weit
im Sinne einer Verminderung der Spannung des Tellerfederpaketes 8 gedreht, bis die
Überlastkupplung durchrutscht, also die Antriebs-
scheibe 11 über
die Zähne der Abtriebsscheibe rutscht.
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Das von derUberlastkupplung übertragbare maximale Drehmoment, das
auch gleich dem am Mitnehmer 27 wirksamen Drehmoment ist, ist nun gleich dem Prüfdrehmoment,
im Ausführungsbeispiel also 20Nm. Die Handhabe 2 kann nun freigegeben und der zweite
Mitnehmer 32 aus der Vertiefung des Elementes herausgenommen werden. Soll ein anderes
Drehmoment als das Prüfdrehmoment eingestellt werden, dann wird nach der Justierung
die Einstellkappe 5 um den erforderlichen Winkel relativ zu der Längsrippe 37' des
Betätigungsknopfes 37 verdreht, wobei im Ausführungsbeispiel eine Umdrehung einer
Änderung von lONm entspricht.
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Ehe nun eine Schraube od.dgl. mittels des Schlüssels festgezogen wird,
wird der Betätigungsknopf 37 so weit gedreht, daß sowohl der zweite Mitnehmer 32
als auch der erste Mitnehmer 27 vollständig in die Vertiefung der Schraube od.dgl.
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eingesteckt werden können. Sodann wird zweckmäßigerweise der Betätigungsknopf
37 so weit in den zweiten Mitnehmer 32 eingedreht, daß dessen Kugel 35 ihn in der
Vertiefung festklemmt. Nun kann durch eine Hin- und Herbewegung der Handhabe 2 der-erste
Mitnehmer 27 schrittweise im Sinne des Festziehens der Schraubverbindung gedreht
werden, bis das maximale Drehmoment der Uberlastkupplung erreicht ist.
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Für das Lösen einer Schraubverbindung wird zuerst durch 28 Drehen
des Drehknopfes 21 die Nase 19 auf die Nut/der zweiten Ratschenscheibe 25 ausgerichtet.
Dann werden die beiden Mitnehmer 32 und 27 in die Vertiefung der Schraube od.dgl.
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eingesteckt. Nun kann durch Hin- und Herschwenken der Handhabe 2 schrittweise
die Schraube im Sinne des Lösens gedreht werden, sofern das Lösemoment nicht größer
ist als das maximale Drehmoment, das mittels der Nase 19 auf die zweite Ratschenscheibe
25 übertragen werden kann.
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Da alle Teile des Schlüssels, die während des Gebrauchs
berührt
werden können, berührungssicher durch Kunststoffmaterial abgedeckt sind, können
mit dem Schlüssel auch Schraubverbindungen festgezogen oder gelöst werden, die unter
Spannung stehen.
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Im Ausführungsbeispiel ist die Form der Zähne 14 der Abtriebs scheibe
10 sowie der Zähne der beiden Ratschenscheiben 15 und 25 so gewählt, daß eine mit
einem Rechtsgewinde ausgeführte Schraubverbindung mit dem maximalen Drehmoment der
Überlastkupplung festgezogen werden kann. Zum Festziehen einer mit einem Linksgewinde
ausgeführten Schraubverbindung mit einem durch die Uberlastkupplung begrenzten Drehmoment
müßten nur die Flanken dieser Zähne vertauscht sein.
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- 12 / Ansprüche
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