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Die Erfindung betrifft einen Schraubenschlüssel mit einem maximalen Betatigungs-Drehmoment, um Schäden an dem Objekt zu verhindern, das durch ein Befestigungsmittel gesichert werden soll, welches durch den Schraubenschlüssel angetrieben wird.
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Befestigungsmittel wie etwa Schrauben, Bolzen etc. sind weit verbreitet, um Objekte an Ort und Stelle zu fixieren. Die Objekte können beschädigt werden, wenn das Befestigungsmittel übermäßig festgezogen wird. Im
U.S. Patent Nr. 6,666,117 des Anmelders dieser Erfindung, ist ein Schraubenschlüssel mit einem Stab, einer Raste, die sicher im Eingriff mit dem Stab ist, um sich mit diesem mitzubewegen, einem Gehause zum Unterbringen der Raste, einer Kugel und einem Federelement. Die Kugel ist federvorgespannt durch das Federelement, um mit einem Rastabschnitt des Gehäuses im Eingriff zu sein und dadurch die Raste an Ort und Stelle zu halten. Wenn eine an dem Gehäuse angelegte Rotationskraft kleiner als die Eingriffskraft zwischen dem Rastabschnitt des Gehäuses und der Kugel ist, werden die Raste und der Stab gedreht und dadurch das Befestigungselement zum Festziehen gedreht. Wenn die an dem Gehäuse anliegende Rotationskraft größer als die Eingriffskraft zwischen dem Rastabschnitt des Gehäuses und der Kugel ist, gleiten die Raste und der Stab ab und das Befestigungselement wird nicht gedreht. Dabei wird der Anwender die Abgleit-Bewegung des Gehäuses bemerken und beim Festziehen des Befestigungselementes vorsichtig sein, wodurch eine Beschädigung des Objektes verhindert wird, das durch das Befestigungselement gesichert wird. Die Eingriffskraft, welche im hohen Maße von der Federkonstante des Federelementes abhängt, bestimmt das festgelegte maximale Betätigungs-Drehmoment. Das festgelegte maximale Betätigungs-Drehmoment kann durch Auswahl von Federelementen mit unterschiedlichen Federkonstanten verändert werden.
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Jedoch wird die Eingriffskraft, die von dem Federelement bereitgestellt wird, durch die Toleranz im Durchmesser des Federelementes, durch die Gesamtlänge des Federelementes, die Zeitdauer und/oder die Temperatur der Wärmebehandlung, etc. beeinflusst. Mit anderen Worten kann die Eingriffskraft mit dem gewunschten präzisen Maß nicht erzielt werden. Geringfügige Einstellungen der Eingriffskraft oder des maximalen Betätigungs-Drehmomentes sind sowohl bei diesem Schraubenschlüssel als auch bei anderen konventionellen Schraubenschlüsseln nicht möglich.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Schraubenschlüssel mit einem maximalen Betätigungs-Drehmoment zu schaffen, wobei das Drehmoment einen bestimmten Betrag aufweist. Dies wird durch den Schraubenschlüssel mit den Merkmalen in Anspruch 1 bzw. in Anspruch 19 erzielt. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausfuhrungsformen unter Bezugnahme auf die anhängende Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Schraubenschlüssels gemäß der Erfindung,
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2 eine perspektivische Explosionsansicht des Schraubenschlussels aus 1,
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3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in 1,
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4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in 3,
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5 eine Ansicht ähnlich der 3, die ein Verstellen eines Einstellelementes illustriert,
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6 eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 in 5,
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7 eine Ansicht ähnlich der 6, die eine Betätigung des Schraubenschlüssel illustriert,
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8 eine Ansicht ähnlich der 7, die einen Puffer-Effekt des Schraubenschlüssel illustriert,
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9 eine perspektivische Ansicht, die ein modifiziertes Beispiel des Schraubenschlüssel aus 1 illustriert, wobei der Schraubenschlüssel ein Torx-Antriebselement aufweist,
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10 eine perspektivische Ansicht, die eine modifizierte Ausführungsform des Schraubenschlüssels gemäß der Erfindung illustriert,
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11 eine perspektivische Explosionsansicht des Schraubenschlüssel aus 10,
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12 eine Schnittansicht entlang der Linie 12-12 in 10,
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13 eine perspektivische Ansicht, die ein modifiziertes Beispiel des Schraubenschlüssel aus 10 illustriert, wobei der Schraubenschlüssel ein Torx-Antriebselement aufweist.
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Bezugnehmend auf die 1 und 2 weist ein Schraubenschlüssel gemäß der Erfindung ein Gehäuse 10, einen Stab 20, ein Einstellelement 30 und Mittel zum Einrasten des Stabs 20 auf (im Folgenden als ”Rastmittel 40” bezeichnet).
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Bezugnehmend auf die 2 und 3 weist das Gehäuse 10 ein erstes Ende und ein zweites Ende mit einem Griffbereich 11 zum manuellen Betätigen auf. Das erste Ende des Gehäuses 10 weist ein Positionierloch 16 auf, in welchem eine Kugel 17 aufgenommen ist. Ein Hohlraum 12 ist in dem Gehäuse 10 definiert und weist einen Eingriffsabschnitt 13 zum Aufnehmen eines Positionierelementes 14 auf. Das Positionierelement 14 kann integral mit einer Umfangswand ausgebildet sein, die den Hohlraum 12 des Gehäuses 10 begrenzt.
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In dieser Ausführungsform weist das Positionierelement 14 einen Rastabschnitt 141 und eine geneigte Fläche 142 benachbart zu dem Rastabschnitt 141 auf. Der Hohlraum 12 des Gehäuses 10 weist einen Pufferbereich 15 benachbart zu der geneigten Fläche 142 des Positionierelementes 14 auf.
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Der Stab 20 weist ein Ende auf, das schwenkbar in dem Positionierloch 16 des Gehäuses 10 aufgenommen ist, wobei die Kugel 17 zwischen einer Endfläche des Stabs 20 und einer Endwand angeordnet ist, die das Positionierloch 16 des Gehäuses 10 begrenzt, um eine leichte Rotation des Stabs zu ermöglichen. Eine Ausdehnung 21 erstreckt sich von dem Stab 20 nach außen und weist eine Aufnahme 22 auf. Ein Längsloch 24 ist in dem äußeren Ende des Stabs 20 definiert und weist einen Verbindungsabschnitt 25 in Kommunikation mit der Aufnahme 22 der Ausdehnung 21 auf. In dieser Ausführungsform weist der Verbindungsabschnitt 25 ein Innengewinde auf und das Einstellelement 30 weist ein Außengewinde zum Eingriff mit dem Innengewinde des Verbindungsabschnitt 25 auf. Das Längsloch 24 des Stabs 20 weist ferner einen Eingriffsabschnitt 23 auf, mit welchem ein Antriebselement 60 im Eingriff ist. Das Einstellelement 30 weist ein erstes Ende 31, das sich in die Aufnahme 22 der Ausdehnung 21 erstreckt, 32 auf. In dieser Ausführungsform ist das erste Ende 31 des Einstellelementes 30 konisch und das zweite Ende 32 des Einstellelementes 30 weist einen hexagonalen Kerbe 320 in einer Stirnfläche davon auf.
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Die Rastmittel 40 sind in der Aufnahme 22 des Stabs 20 montiert und weisen zwei Enden auf, die an dem Positionierelement bzw. dem ersten Ende 31 des Einstellelementes 30 anliegen. In dieser Ausführungsform weisen die Rastmittel 40 ein erstes Anlageelement 42, das an dem Positionierelement 14 anliegt, ein zweites Anlageelement 43, das an dem ersten Ende 31 des Einstellelementes 30 anliegt, und ein Federelement 41 auf, das zwischen dem ersten Anlageelement 42 und dem zweiten Anlageelement 43 montiert ist. Das erste Anlageelement 42 und das zweite Anlageelement 43 können Kugeln sein. Es ist angemerkt, dass das erste Anlageelement 42 und das zweite Anlageelement 43 weggelassen werden können, wenn gewünscht, wobei dann die zwei Enden des Federelementes 41 an dem Positionierelement 14 beziehungsweise dem ersten Ende 31 des Einstellelementes 30 anliegen.
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Ein Deckel 50 ist an dem Gehäuse 10 zum Verschließen des Aufnahmenabschnitts 12 montiert. Der Deckel 50 weist ein Durchgangsloch 51 auf, durch welches sich der Stab 20 erstreckt.
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Das Antriebselement 60 ist mit dem Eingriffsabschnitt 23 des Längslochs 24 verbunden und weist einen Antriebsbereich 61 zum Antreiben eines Befestigungselementes oder dergleichen auf. In dieser Ausführungsform weist der Eingriffsabschnitt 23 des Längslochs 24 eine polygonale (vorzugsweise hexagonale) innere Umfangsfläche auf und das Antriebselement 60 weist eine polygonale (vorzugsweise hexagonale) äußere Umfangsfläche auf.
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Bezugnehmend auf die 3 und 4, nachdem das Einstellelement 30 in dem Verbindungsabschnitt 25 des Stabs 20 montiert ist, werden Tests durchgeführt, um zu bestimmen, ob das maximale Betätigungs-Drehmoment des Schraubenschlüssels gleich einem Sollwert ist.
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In einem Fall, in dem das maximale Betätigungs-Drehmoment des Schraubenschlüssels größer als der Sollwert ist, wird das Einstellelement 30 so gedreht, dass das Einstellelement 30 sich in Richtung des anderen Endes (das untere in 5) von dem Stab 20 bewegt. Damit wird das zweite Anlageelement 43 weg von dem Positionierelement 14 bewegt, wobei es weiterhin an dem ersten Ende 31 des Einstellelementes 30 unter der Aktion des Federelements 41 anliegt, wie in 5 dargestellt. Die Eingriffskraft zwischen dem ersten Anlageelement 42 und dem Positionierelement 14 ist verringert. Damit ist das maximale Betätigungs-Drehmoment des Schraubenschlüssels verringert. Andererseits, wenn das maximale Betätigungs-Drehmoment des Schraubenschlüssels geringer als der Sollwert ist, kann das Einstellelement 30 in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden, um das maximale Betätigungsdrehmoment des Schraubenschlüssels zu vergrößern. Weitere Tests und Einstellungen können ausgeführt werden, bis das maximale Betatigungs-Drehmoment des Schraubenschlüssels gleich dem Sollwert ist (oder dem geforderten Wert).
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Wie in 6 dargestellt, ist das erste Anlageelement 42 normalerweise durch das Federelement 41 federvorgespannt, um im Eingriff mit dem Rastabschnitt 141 von dem Positionierelement 14 zu sein. Bei einer Verwendung greift der Antriebsbereich 61 von dem Antriebselement 60 in ein Befestigungselement ein und das Gehäuse 10 wird durch Greifen und Drehen des Griffbereichs 11 gedreht. Wenn die Rotationskraft, die an den Schraubenschlüssel angelegt wird, kleiner als die Eingriffskraft zwischen dem ersten Anlageelement 42 und dem Rastabschnitt 141 von dem Positionierelement 14 ist, wird sich der Stab 20 zusammen mit dem Gehäuse 10 drehen und das Befestigungselement antreiben, da das erste Anlageelement 42 sicher an dem Rastabschnitt 141 von dem Positionierelement 14 anliegt.
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Wenn die Rotationskraft, die an dem Schraubenschlüssel angelegt wird, größer als die Eingriffskraft zwischen dem ersten Anlegeelement 42 und dem Rastabschnitt 141 von dem Positionierelement 14 ist, gleitet das Gehäuse 10 relativ zu dem Stab 20 zu einer Position hin ab, die in 7 dargestellt ist. Mit anderen Worten ist das erste Anlageelement 42 außer Eingriff von dem Rastabschnitt 141 und kommt in Kontakt mit der geneigten Fläche 142 von dem Positionierelement 14. Der Stab 20 und die Rastmittel 40 werden nicht gedreht. Der Pufferbereich 15 von dem Gehäuse 10 schafft einen Pufferraum, der eine Trägheitsrotation des Gehäuses 10 ermöglicht, um eine Beschädigung des Schraubenschlüssels zu verhindern, die sich aus der Trägheitsrotation ergibt, wie in 8 dargestellt. Das Gehäuse 10 gleitet entlang der geneigten Fläche 142 und kehrt, wenn die Kraft gelöst wird, unter der Wirkung des Federelements 41 in die Position zurück, die in 6 dargestellt ist.
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Wenn ein Befestigungselement festgezogen wird, wird das Befestigungselement durch Anlegen eines Drehmomentes gedreht, das kleiner als das maximale Betätigungsdrehmoment ist. Wenn das Befestigungselement festgezogen ist, ist das Drehmoment, das erforderlich ist, um das Gehäuse 10 zu drehen, größer als das maximale Betätigungs-Drehmoment, so dass das Gehäuse 10 wie oben erwähnt abgleitet. Der Anwender wird die Abgleit-Bewegung des Gehäuses 10 bemerken und beim Festziehen des Befestigungselementes vorsichtig sein.
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Jede Art von Antriebselement kann zusammen mit dem Schraubenschlüssel gemäß der Erfindung verwendet werden. Bezugnehmend auf 9 kann das Antriebselement zum Beispiel ein Torx-Schrauberbit 70 mit einem Torx-Antriebsbereich 71 sein.
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Die 10 bis 12 illustrieren eine modifizierte Ausführungsform des Schraubenschlüssels gemäß der Erfindung. In dieser Ausführungsform weist das Gehäuse 10 zwei Seitenabschnitte auf, die jeweils einen Griffbereich zum manuellen Betätigen haben. Zwischen den Seitenabschnitten des Gehäuses 10 ist ein Mittelbereich, der ein Positionierloch 16 aufweist, in welchem ein Kugel 17 aufgenommen ist. Ein Hohlraum 12 ist in jedem Seitenabschnitt des Gehäuses 10 definiert und weist einen Eingriffsabschnitt 13 zum Aufnehmen eines Positionierelementes 14 auf. Jedes Positionierelement 14 kann integral mit einer Umfangswand ausgebildet sein, die den jeweiligen Hohlraum 12 des Gehäuses 10 begrenzt.
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In dieser Ausführungsform weist jedes Positionierelement 14 einen Rastabschnitt 141 und eine geneigte Fläche 142 benachbart zu dem Rastabschnitt 141 auf. Jeder Hohlraum 12 des Gehäuses 10 weist einen Pufferbereich 15 benachbart zu der geneigten Fläche 142 des jeweiligen Positionierelementes 14 auf.
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Ein Stab 20 weist ein Ende auf, das schwenkbar in dem Positionierloch 16 des Gehäuses 10 aufgenommen ist, wobei die Kugel 17 zwischen einer Endfläche des Stabes 20 und einer Endwand angeordnet ist, die das Positionierloch 16 des Gehäuses 10 begrenzt, um eine weiche Rotation des Stabs zu ermöglichen. Zwei Ausdehnungen 21 erstrecken sich von dem Stab 20 aus nach außen und sind vorzugsweise zueinander ausgerichtet. Jede Ausdehnung 21 weist eine Aufnahme 22 auf. Vorzugsweise sind die Aufnahmen 22 der Ausdehnungen 21 in Kommunikation miteinander. Ein Längsloch 24 ist in dem anderen Ende des Stabs 20 definiert und weist einen Verbindungsabschnitt 25 in Kommunikation mit der Aufnahme 22 von jeder Ausdehnung 21 auf. In dieser Ausführungsform weist der Verbindungsabschnitt 25 ein Innengewinde auf und ein Einstellelement 30 weist ein Außengewinde zum Eingriff mit dem Innengewinde des Verbindungsabschnitts 25 auf. Das Längsloch 24 des Stabs 20 weist ferner einen Eingriffsabschnitt 23 auf, mit dem ein Antriebselement 60 im Eingriff ist. Das Einstellelement 30 weist ein erstes Ende 31, das sich in die Aufnahmen 22 der Ausdehnungen 21 erstreckt, und ein zweites Ende 32 auf. In dieser Ausführungsform ist das erste Ende 31 des Einstellelementes 30 konisch und das zweite Ende 32 des Einstellelementes 30 weist eine hexagonale Kerbe 320 in seiner Endfläche auf.
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Rastmittel 40 sind in jeder Aufnahme 22 montiert und weisen jeweils ein Federelement 41 und ein erstes und ein zweites Anlageelement 42, 43 an beiden Enden des Federelements 41 auf. Wie in 12 illustriert, liegt jedes erste Anlageelement 42 an dem assoziierten Positionierelement 14 an und jedes zweite Anlageelement 43 liegt an dem ersten Ende 31 des Einstellelementes 30 an, und ein Federelement 41 ist jeweils zwischen dem ersten Anlageelement 42 und dem zweiten Anlageelement 43 montiert. Die ersten Anlageelemente 42 und die zweiten Anlageelemente 43 können Kugeln sein. Es ist angemerkt, dass die ersten Anlageelemente 42 und die zweiten Anlageelemente 43 weggelassen werden können, wenn erwünscht, wobei dann die beiden Enden der Federelemente 41 jeweils an dem assoziierten Positionierelement 14 bzw. dem ersten Ende 31 des Einstellelements 30 anliegen.
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Nachdem das Einstellelement 30 in dem Verbindungsabschnitt 25 des Stabs 20 montiert ist, werden Tests durchgeführt, um zu bestimmen, ob das maximale Betätigungs-Drehmoment des Schraubenschlüssels gleich einem Sollwert ist.
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In dem Fall, in dem das maximale Betätigungs-Drehmoment des Schraubenschlüssels größer als der Sollwert ist, wird das Einstellelement 30 derart gedreht, dass das Einstellelement 30 sich in Richtung des anderen Endes (des unteren Endes in 12) von dem Stab 20 bewegt. Jedes zweite Anlageelement 43 wird dadurch bewegt, wobei es weiterhin unter der Wirkung des assoziierten Federelementes 41 an dem ersten Ende 31 des Einstellelementes 30 anliegt. Die Eingriffskraft zwischen jedem ersten Anlageelement 42 und dem assoziierten Positionierelement 14 wird dadurch verringert, womit das maximale Betätigungs-Drehmoment des Schraubenschlüssels verringert wird. Andererseits, wenn das maximale Betätigungs-Drehmoment des Schraubenschlüssels geringer als der Sollwert ist, kann das Einstellelement 30 in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden, um das maximale Betätigungs-Drehmoment des Schraubenschlüssels zu vergrößern. Weitere Tests und Einstellungen können durchgeführt werden, bis das maximale Betätigungsdrehmoment des Schraubenschlüssels gleich dem Sollwert (oder einem geforderten Wert) ist.
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Bezugnehmend auf 12 ist jedes erste Anlageelement 42 normalerweise durch ein assoziiertes Federelement 41 federvorgespannt, um im Eingriff mit dem Rastabschnitt 141 des assoziierten Positionierelementes 14 zu sein. Bei einer Verwendung ist der Antriebsbereich 61 des Antriebselementes 60 im Eingriff mit einem Befestigungselement und das Gehäuse 10 wird durch Greifen und Drehen der Griffbereiche 11 gedreht. Wenn die Rotationskraft, die an dem Schraubenschlüssel angelegt ist, kleiner als die Eingriffskraft zwischen dem ersten Anlageelement 42 und den Rastabschnitten 141 von den Positionierelementen 14 ist, wird der Stab 20 zusammen mit dem Gehäuse 10 gedreht, um das Befestigungselement anzutreiben, da die ersten Anlageelemente 42 jeweils sicher and den Rastabschnitten 141 der Positionierelemente 14 anliegen.
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Wenn die Rotationskraft, die an dem Schraubenschlüssel anliegt, größer als die Eingriffskraft zwischen den ersten Anlageelementen 42 und dem Rastabschnitt 141 der Positionierelemente 14 ist, gleitet das Gehäuse 10 relativ zu dem Stab 20 ab. Mit anderen Worten sind dann die ersten Anlageelemente 42 außer Eingriff von den Rastabschnitten 141 und kommen in Kontakt mit den jeweiligen geneigten Flächen 142 der Positionierelemente 14. Der Stab 20 und die Rastmittel 40 werden nicht gedreht. Die Pufferbereiche des Gehäuses 10 schaffen Pufferräume, die eine Trägheitsrotation des Gehäuses 10 ermöglichen, um eine Beschädigung des Schraubenschlüssels aufgrund der Trägheitsrotation zu verhindern. Das Gehäuse 10 gleitet entlang der geneigten Flächen 142 und kehrt unter der Wirkung der Federelemente 41 in die Position zurück, die in 12 dargestellt ist, wenn die Rotationskraft gelöst wird.
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Wenn ein Befestigungselement festgezogen wird, wird das Befestigungselement durch Anlegen eines Drehmomentes gedreht, das kleiner als das maximale Betätigungs-Drehmoment des Schraubenschlüssels ist. Wenn das Befestigungselement festgezogen ist, ist das Drehmoment, das erforderlich ist, um das Gehäuse 10 zu drehen, größer als das maximale Betätigungs-Drehmoment, so dass das Gehäuse 10 abgleitet, wie oben erwähnt. Der Verwender wird die Abgleitbewegung des Gehäuses 10 bemerken und beim Festziehen des Befestigungselementes vorsichtig sein.
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Bezugnehmend auf 13 kann das Antriebselement ein Torx-Schrauberbit 70 mit einem Torx-Antriebsbereich 71 sein.
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Wie aus dem Vorangegangenen ersichtlich, kann der Schraubenschlüssel gemäß der Erfindung nach geringfügigen Einstellungen den Sollwert erreichen. Der Schraubenschlüssel hat eine einfach Struktur und kostet daher wenig, wobei die Kosten für den Schraubenschlüssel weiter durch eine integrale Ausbildung des Positionierelementes 14 in dem Gehäuse 10 gesenkt werden können. Ferner stellt die geneigte Fläche 142 des Positionierelementes 14 einen automatischen Rückstelleffekt für den Schraubenschlüssel bereit. Ferner kann der Schraubenschlüssel mit unterschiedlichen Arten von Antriebselementen verwendet werden.
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Obwohl spezifische Ausführungsformen illustriert und beschrieben wurden, sind weiterhin zahlreiche Modifikationen und Variationen möglich, ohne sich von dem Umfang der Erfindung zu entfernen. Der Umfang der Erfindung ist durch die anhängenden Ansprüche limitiert.
