DE102011017061B4

DE102011017061B4 - Schraubendreher mit Drehmomentbegrenzung

Info

Publication number: DE102011017061B4
Application number: DE102011017061.8A
Authority: DE
Inventors: Otmar Karle
Original assignee: Wiha Werkzeuge GmbH
Current assignee: Wiha Werkzeuge GmbH
Priority date: 2011-04-14
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2015-12-31
Anticipated expiration: 2031-04-15
Also published as: DE102011017061A1; EP2511048B1; CN102773827B; CN102773827A; TWI501842B; TW201244888A; EP2511048A1

Abstract

Schraubendreher (10, 10') mit einem eine Drehmomentbegrenzung einschließenden Handgriff (20) und mit einem in den Handgriff (20) koaxial eingesetzten Schaft (30), der gegen den Handgriff (20) drehbar und mit diesem über die Drehmomentbegrenzung drehmomentschlussig gekuppelt ist, wobei jede Relativdrehung zwischen dem Schaft (30) und dem Handgriff (20) um mindestens einen definierten Winkel einen Schaltzyklus darstellt, wobei der Schraubendreher (10, 10') Mittel zum Zählen der Schaltzyklen aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schraubendreher mit Drehmomentbegrenzung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bekannt sind Schraubendreher mit einem eine Drehmomentbegrenzung einschließenden Handgriff und mit einem in den Handgriff koaxial eingesetzten Schaft, der gegen den Handgriff drehbar und mit diesem über die Drehmomentbegrenzung drehmomentschlüssig gekuppelt ist, wobei jede Relativdrehung zwischen dem Schaft und dem Handgriff um mindestens einen definierten Winkel einen Schaltzyklus darstellt. Schraubendreher mit Drehmomentbegrenzung sind vorteilhaft, um Schrauben mit einer vorgegebenen Kraft festzuziehen, die einerseits einen zuverlässigen Halt der Schraubverbindung gewährleistet und andererseits eine Überbeanspruchung des Gewindes ausschließt. Der Schaft ist daher in dem Handgriff drehbar, um ein Auskuppeln der Drehmomentbegrenzungsmechanik zu ermöglichen. Wenn das über die Kupplung von dem Handgriff auf den Schaft übertragene Drehmoment ein Grenzdrehmoment überschreitet, kommt die Drehmomentbegrenzungsmechanik außer Eingriff und der Schaft dreht gegen den Handgriff um mindestens einen definierten Winkel, bis die Drehmomentbegrenzungsmechanik wieder eingreift. Die Drehmomentbegrenzungsmechanik ist dabei Verschleiß unterworfen.
Als weiterer Stand der Technik wird die DE 20 2005 013 648 U1 genannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen gattungsgemäßen Schraubendreher mit Drehmomentbegrenzung weiterzubilden, um die Benutzung komfortabler zu gestalten.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Schraubendreher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Schraubendreher mit einem eine Drehmomentbegrenzung einschließenden Handgriff und mit einem in den Handgriff koaxial eingesetzten Schaft, der gegen den Handgriff drehbar und mit diesem über die Drehmomentbegrenzung drehmomentschlüssig gekuppelt ist, wobei jede Relativdrehung zwischen dem Schaft und dem Handgriff um mindestens einen definierten Winkel einen Schaltzyklus darstellt, zeichnet sich dadurch aus, dass der Schraubendreher Mittel zum Zahlen der Schaltzyklen aufweist. Durch die Mittel zum Zählen der Schaltzyklen wird dem Benutzer die Information gegeben, welchem Verschleiß die Drehmomentbegrenzungsmechanik bereits unterworfen ist, sodass der Benutzer erkennen kann, wie stark beansprucht der Schraubendreher ist.
Die Mittel zum Zählen der Schaltzyklen können vorzugsweise als aktives oder passives Bauelement ausgebildet sein.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung weisen die Mittel einen Hall-Sensor und wenigstens ein magnetisches Element auf, wobei vorzugsweise der Hall-Sensor drehfest mit dem Handgriff und das wenigstens eine magnetische Element drehfest mit dem Schaft verbunden sind. Bei einer Relativdrehung zwischen dem Schaft und dem Handgriff erfolgt somit ebenfalls eine Relativdrehung zwischen dem Hall-Sensor und dem wenigstens einen magnetischen Element, sodass die Relativdrehung durch den Hall-Sensor erfasst werden kann.
Besonders bevorzugt ist das magnetische Element aus magnetischem Kunststoff gefertigt, was eine einfache und kostengünstige Herstellungsweise ermoglicht.
Vorzugsweise wird eine Scheibe koaxial von dem Schaft durchsetzt und ist mit diesem drehfest verbunden, wobei wenigstens ein magnetisches Element auf der Scheibe angeordnet ist. Auf diese Art und Weise wird in kompakter Bauweise ein Anbringen der magnetischen Elemente an dem Schaft ermöglicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung weisen die Mittel einen Reed-Kontakt und ein magnetisches Element auf, wobei vorzugsweise das magnetische Element drehfest mit dem Schaft und der Reed-Kontakt drehfest mit dem Handgriff verbunden sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Mittel eine Nockenscheibe mit wenigstens einem Nocken und einen Taster auf, wobei vorzugsweise die Nockenscheibe drehfest mit dem Schaft und der Taster drehfest mit dem Handgriff verbunden sind.
Vorzugsweise ist zwischen der Nockenscheibe und dem Taster ein Betätigungselement angeordnet, was insbesondere eine kompakte Anordnung innerhalb des Handgriffs ermöglicht.
Vorzugsweise zahlen die Mittel optisch, induktiv, kapazitiv oder mittels eines Piezo-Elements die Schaltzyklen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Drehmomentbegrenzung zwei mittels Eingriffselementen, vorzugsweise mittels Rastzähnen, ineinander greifende Kupplungselemente auf, wobei der definierte Winkel durch den Winkelabstand zwischen zwei benachbarten Eingriffselementen definiert ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht die Zahl der magnetischen Elemente oder die Zahl der Nocken der Zahl der Eingriffselemente oder steht zu dieser in einem ganzzahligen Verhältnis, um auf diese Art und Weise eine direkte Korrelation zwischen der Relativdrehung zwischen Schaft und Handgriff und der gezählten Zahl der Schaltzyklen zu erreichen.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren ausführlich erläutert. Es zeigen
1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispieles eines Schraubendrehers gemäß der Erfindung,
2 einen Längsschnitt durch den Schraubendreher gemäß 1,
3 eine perspektivische Ansicht der Scheibe mit den magnetischen Elementen des Schraubendrehers gemäß 2,
4 eine Seitenansicht eines Schraubendrehers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,
5 einen Langsschnitt entlang der Linie A-A gemäß 4,
6 eine Ansicht von hinten auf den Schraubendreher gemaß 4 ohne Endkappe,
7 eine weitere Seitenansicht des Schraubendrehers gemäß 4,
8 einen Längsschnitt entlang der Linie B-B des Schraubendrehers gemäß 7 und
9 eine perspektivische Ansicht der Nockenscheibe mit Betätigungselement und Taster gemaß 8.
In den 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Schraubendrehers 10 mit einem Handgriff 20 dargestellt, in welchen eine Drehmomentbegrenzungsmechanik integriert ist und in welchen ein Schaft 30 koaxial eingesetzt ist. Die Drehmomentbegrenzungsmechanik ist nicht Gegenstand der Erfindung und kann in unterschiedlichen Ausführungen ausgebildet sein. Wesentlich ist, dass der Schaft 30 koaxial drehbar in den Handgriff 20 eingesetzt ist und dass das auf den Handgriff 20 ausgeübte Drehmoment über eine Kupplung 78 der Drehmomentbegrenzungsmechanik auf den Schaft 30 ubertragen wird. Dabei wird die Kupplung 78 zum Beispiel durch eine als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder 88 beaufschlagt, die die Kupplung 78 mit einer axialen Druckkraft in Eingriff hält. Die Kupplung 78 weist ein erstes Kupplungselement 80 und ein zweites Kupplungselement 84 auf. Das erste Kupplungselement 80 ist dabei drehfest mit dem Schaft 30 verbunden, während das zweite Kupplungselement 84 drehfest mit dem Handgriff 20 verbunden ist. Die beiden Kupplungselemente 80, 84 können dabei beispielsweise eine entsprechende Zahl von Rastzähnen 82, 86 aufweisen, die bei Eingriff der Kupplung 78 miteinander in Eingriff stehen. Uberschreitet das von dem Handgriff 20 auf den Schaft 30 über die Kupplung 78 ubertragene Drehmoment einen vorgegebenen Grenzwert, so wird die Kupplung 78 gegen die Kraft der Druckfeder 88 aus der Eingriffsstellung gehoben, sodass sich der Handgriff 20 gegenüber dem Schaft 30 drehen kann. Beispielsweise rutschen die Rastzähne 82, 86 übereinander, bis die Kupplung 78 wieder in Eingriff ist. Anstelle von Rastzähnen 82, 86 können auch anders geformte Eingriffselemente verwendet werden, beispielsweise auf Basis von Kugeln oder ähnliches. Als ein Schaltzyklus wird eine Verdrehung zwischen dem Schaft 30 und dem Handgriff 20 um den kleinsten möglichen Drehwinkel angesehen, welcher nach einem Herausheben aus einer Eingriffsstellung der Kupplung 78 nötig ist, bis die Kupplung 78 wieder in Eingriff ist, vorliegend beispielsweise der Winkelabstand zwischen zwei benachbarten Rastzahnen 82 des ersten Kupplungselements oder zwei benachbarten Rastzähnen 86 des zweiten Kupplungselements.
Der Schraubendreher 10 weist Mittel zum Zählen der Schaltzyklen auf. Die Mittel zum Zählen der Schaltzyklen können dabei als aktive oder passive Bauelemente ausgebildet sein.
In dem in den 1–3 dargestellten Schraubendreher 10 weisen die Mittel ein aktives Bauelement in Form eines Hall-Sensors 40 und eine Scheibe 50 mit mehreren magnetischen Elementen 52 auf. Als passive Bauelemente können beispielsweise alternativ zu dem Hall-Sensor 40 auch Reed-Kontakte verwendet werden. Der Hall-Sensor 40 ist drehfest mit dem Handgriff 20 verbunden. Die Scheibe 50 ist drehfest mit dem Schaft 30 verbunden und wird insbesondere von dieser koaxial durchsetzt. Die Zahl der magnetischen Elemente 52 entspricht vorzugsweise der Zahl der Eingriffselemente, insbesondere der Zahl der Rastzähne 82, 86 der Kupplung 78. Beispielsweise kann die Kupplung 78 ein erstes Kupplungselement 80 mit neun Rastzähnen 82 und ein zweites Kupplungselement 84 mit neun Rastzahnen 86 aufweisen. In diesem Fall sind an der Scheibe 50 ebenfalls neun magnetische Elemente 52 angeordnet (vgl. 3). Die magnetischen Elemente sind vorzugsweise aus magnetischem Kunststoff gefertigt. Weiterhin können die magnetischen Elemente 52 auf die Scheibe 50 aufgesetzt und an dieser befestigt sein. Vorzugsweise sind die magnetischen Elemente 52 und die Scheibe 50 einstückig ausgebildet und insbesondere aus magnetischem Kunststoff gefertigt.
Der Hall-Sensor 40 ist insbesondere achsparallel zur Längsachse des Schafts 30 angeordnet und kann unterscheiden, ob sich ein magnetisches Element 52 in seinem Detektionsbereich befindet oder der Zwischenraum zwischen zwei benachbarten magnetischen Elementen 52. Der Hall-Sensor 40 ist dabei mit einer Auswerte-Elektronik verbunden, mit Hilfe derer gezählt werden kann, wie oft sich ein magnetisches Element 52 an dem Hall-Sensor 40 vorbeibewegt. Auf diese Weise können auch die Schaltzyklen der Kupplung 78 gezählt werden. Zur Stromversorgung des Hall-Sensors 40 und der Auswerte-Elektronik ist eine Batterie oder ahnliches vorgesehen.
An dem Handgriff 20 ist ein nicht dargestelltes Display angeordnet, auf welchem mit Hilfe der Auswerte-Elektronik die Zahl der Schaltzyklen dargestellt werden kann. Weiterhin können auf einem derartigen Display auch der Status der für den Hall-Sensor 40 verwendeten Batterie oder, falls das Drehmoment der Drehmomentbegrenzungsmechanik des Schraubendrehers 10 variabel ausgebildet ist, das eingestellte Drehmoment angezeigt werden. Gegebenenfalls können bei Überschreiben vorgegebener Grenzwerte für die Zahl der Schaltzyklen oder das eingestellte Drehmoment oder kurz vor vollständiger Entleerung der Batterie entsprechende Warnsignale oder Warnhinweise ausgegeben werden.
In den 4–9 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel eines Schraubendrehers 10' dargestellt. Dieser unterscheidet sich von dem in den 1–3 dargestellten Ausführungsbeispiel des Schraubendrehers 10 im Wesentlichen durch die Ausgestaltung der Mittel zum Zählen der Schaltzyklen, während die Drehmomentbegrenzungsmechanik im Wesentlichen identisch ist. Der Schraubendreher 10' weist Mittel zum Zahlen der Schaltzyklen auf, welche eine Nockenscheibe 70 und einen Taster 60 aufweisen. Die Nockenscheibe 70 ist drehfest mit dem Schaft 30 verbunden, während der Taster 60 drehfest mit dem Handgriff 20 verbunden ist. An der Nockenscheibe 70 sind Nocken 72 angeordnet. Vorzugsweise entspricht die Zahl der Nocken 72 der Zahl der Eingriffselemente der Kupplung 78. Insbesondere weist vorliegend die Nockenscheibe 70 zehn Nocken 72 auf (vgl. 9). Zwischen der Nockenscheibe 70 und dem Taster 60 ist im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Schafts 30 ein Betätigungselement 75 angeordnet, sodass der Taster 60 radial innerhalb der Nockenscheibe 70 und axial zu dieser versetzt angeordnet sein kann, um eine kompakte Bauform zu erreichen. Dreht sich die Nockenscheibe 70 bei einer Relativbewegung zwischen dem Schaft 30 und dem Handgriff 20, wird durch die Nocken 72 das Betatigungselement 75 derart gekippt, dass das von den Nocken 72 abgewandte Ende des Betätigungselements 75 den Taster 60 betätigt. Eine mit dem Taster 60 verbundene Auswerte-Elektronik zählt die Betätigungen des Tasters 60 und somit die Zahl der Schaltzyklen der Kupplung 78. Die Zahl der Schaltzyklen oder weitere für den Benutzer relevante Informationen können auf einem Display 90 im Handgriff 20 des Schraubendrehers 10 angezeigt werden.
Bezugszeichenliste

10: Schraubendreher
10': Schraubendreher
20: Handgriff
30: Schaft
40: Hall-Sensor
50: Scheibe
52: magnetisches Element
60: Taster
70: Nockenscheibe
72: Nocken
75: Betätigungselement
78: Kupplung
80: erstes Kupplungselement
82: Rastzahn
84: zweites Kupplungselement
86: Rastzahn
88: Druckfeder
90: Display

Claims

Schraubendreher (10, 10') mit einem eine Drehmomentbegrenzung einschließenden Handgriff (20) und mit einem in den Handgriff (20) koaxial eingesetzten Schaft (30), der gegen den Handgriff (20) drehbar und mit diesem uber die Drehmomentbegrenzung drehmomentschlüssig gekuppelt ist, wobei jede Relativdrehung zwischen dem Schaft (30) und dem Handgriff (20) um mindestens einen definierten Winkel einen Schaltzyklus darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubendreher (10, 10') Mittel zum Zählen der Schaltzyklen aufweist.
Schraubendreher nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel einen Hall-Sensor (40) und wenigstens ein magnetisches Element (52) aufweisen, wobei vorzugsweise der Hall-Sensor (40) drehfest mit dem Handgriff (20) und das wenigstens eine magnetische Element (52) drehfest mit dem Schaft (30) verbunden ist.
Schraubendreher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Element (52) aus magnetischem Kunststoff gefertigt ist.
Schraubendreher nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Scheibe (50) koaxial von dem Schaft (30) durchsetzt wird und mit diesem drehfest verbunden ist und wenigstens ein magnetisches Element (52) auf der Scheibe (50) angeordnet ist.
Schraubendreher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel einen Reed-Kontakt und ein magnetisches Element aufweisen, wobei vorzugsweise das magnetische Element drehfest mit dem Schaft und der Reed-Kontakt drehfest mit dem Handgriff verbunden ist.
Schraubendreher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel eine Nockenscheibe (70) mit wenigstens einem Nocken (72) und einen Taster (60) aufweisen, wobei vorzugsweise die Nockenscheibe (70) drehfest mit dem Schaft (30) und der Taster (60) drehfest mit dem Handgriff (20) verbunden ist.
Schraubendreher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Nockenscheibe (70) und dem Taster (60) ein Betätigungselement (75) angeordnet ist.
Schraubendreher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel optisch, induktiv, kapazitiv oder mittels eines Piezoelements die Schaltzyklen zählen.
Schraubendreher nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentbegrenzung zwei mittels Eingriffselementen, vorzugsweise mittels Rastzähnen (82, 86), ineinandergreifende Kupplungselemente (80, 84) aufweist und der definierte Winkel durch den Winkelabstand zwischen zwei benachbarten Eingriffselementen definiert ist.
Schraubendreher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der magnetischen Elemente (52) oder die Zahl der Nocken (72) der Zahl der Eingriffselemente entspricht oder in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen.