-
Die Erfindung betrifft eine mechanische Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer Drehmomentbegrenzungseinheit, die zwischen einem drehbaren Werkzeugträger und einem stationären Gehäuse angeordnet ist, wobei die Drehmomentbegrenzungseinheit zwei zueinander komplementär ineinandergreifende Axialverzahnungsringe aufweist, von denen einer stationär zu dem Gehäuse und der andere drehschlüssig mit dem Werkzeugträger angeordnet sind, sowie mit einer eine Axialkraft auf wenigstens einen Axialverzahnungsring ausübenden Druckfedereinheit.
-
Eine derartige Drehmomentübertragungseinrichtung ist aus der
US 2011/0011220 A1 bekannt. Die Drehmomentübertragungseinrichtung ist als Drehmomentschlüssel ausgeführt, der zum drehmomentbegrenzten Festziehen einer Schraube vorgesehen ist. Der Drehmomentschlüssel umfasst ein Gehäuse, in dem eine Drehmomentbegrenzungseinheit vorgesehen ist. Die Drehmomentbegrenzungseinheit weist zwei zueinander komplementäre Axialverzahnungsringe auf, die durch die Druckfederkraft einer Schraubenfeder gegeneinandergepresst werden. Die Axialverzahnungsringe weisen Zähne mit schräg zueinander verlaufenden Zahnflanken auf, um bei zu starkem Drehmoment ein Abheben der Zahnflanken der Zähne voneinander zu ermöglichen. Dadurch, dass die beiden Axialverzahnungsringe bei zu hohem Drehmoment in Drehrichtung aufeinander entlanggleiten, entsteht ein Geräusch, das dem Nutzer zeigt, dass die entsprechende Schraube ausreichend festgezogen ist.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine mechanische Drehmomentübertragungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen robusten Aufbau aufweist und eine sichere und definierte Drehmomentübertragung auch bei einer hohen Anzahl von Festziehvorgängen ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die beiden Axialverzahnungsringe jeweils mehr als zwölf Axialzähne aufweisen, und dass die Axialverzahnungsringe als metallische Bauteile gestaltet sind. Die hohe Anzahl an Axialzähnen ermöglicht eine sichere und wiederholbare Drehmomentübertragung bei klarer Definition des gewünschten Drehmoments. Die metallische Gestaltung der Axialverzahnungsringe gewährleistet eine hohe Robustheit und einen geringen Verschleiß. Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich in besonders guter Weise für den Einsatz bei einem Drehmomentschlüssel, der für die Befestigung von Dach- oder Heckträgern an Kraftfahrzeugen eingesetzt wird. Alternativ kann die Drehmomentübertragungseinrichtung auch direkt in einem entsprechenden Dach- oder Heckträger dauerhaft integriert sein.
-
In Ausgestaltung der Erfindung weisen die Axialzähne Zahnkanten auf, deren Radius jeweils größer als 0,5 mm ist. Maßgeblich ist, dass die Zahnkanten der Axialzähne im Bereich der mit den gegenüberliegenden Axialzähnen in Kontakt gelangenden Zahnköpfen mit den Radien von größer als 0,5 mm versehen sind. Dadurch wird eine Verschleißreduzierung erzielt, die eine hohe Anzahl von Betätigungsvorgängen ermöglicht, ohne dass die Axialzähne abschleifen und so keine genaue Drehmomentübertragung mehr ermöglichen.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung enthält die Druckfedereinheit ein Tellerfederpaket. Hierdurch wird zum einen ein besonders kompakter Aufbau der Drehmomentbegrenzungseinheit erzielt. Zum anderen ist durch ein entsprechendes Tellerfederpaket eine besonders hohe und über eine große Betätigungsanzahl gleichbleibende Axialkraft übertragbar.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung enthält die Druckfedereinheit eine Flachdraht-Schraubenfeder. Auch diese ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau der Drehmomentbegrenzungseinheit.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Druckfedereinheit eine Kombination aus einer Schraubenfeder und wenigstens einer Tellerfeder auf. Die Schraubenfeder kann als Flachdraht-Schraubenfeder ausgebildet sein. Sowohl die wenigstens eine Tellerfeder als auch die Schraubenfeder sind vorzugsweise metallisch ausgeführt.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die metallischen Axialverzahnungsringe jeweils einteilig als Zinkdruckgussteile gestaltet. Dadurch ist eine einfache Herstellbarkeit der Axialverzahnungsringe bei dennoch ausreichend großer Festigkeit erzielbar.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Drehmomentbegrenzungseinheit für eine Übertragung eines maximalen Drehmoments von 6 Nm ausgelegt. Dieses Drehmoment ist besonders vorteilhaft für die manuelle Befestigung von Dachträgern oder Heckträgern an Kraftfahrzeugen.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht das Gehäuse aus zwei Kunststoffgehäusehälften, die zueinander komplementäre Steckverbindungsprofilierungen umfassen, die die Gehäusehälften in zusammengestecktem Betriebszustand ausschließlich durch Kraftschluss gegeneinander fixieren. Die beiden Kunststoffgehäusehälften werden demzufolge durch eine einfache Steckverbindung gegeneinander fixiert. Da zwischen den beiden Gehäusehälften kein Formschluss besteht, ist es bei Bedarf möglich, die beiden Gehäusehälften voneinander zu trennen, ohne dass Beschädigungen der Gehäusehälften auftreten.
-
Die Erfindung betrifft auch einen Drehmomentschlüssel für die Befestigung von Fahrzeugdachoder -heckträgern, der als Drehmomentübertragungseinrichtung gemäß der zuvor beschriebenen Art ausgeführt ist.
-
Die Erfindung betrifft auch einen Fahrzeugdach- oder -heckträger, in dem eine Drehmomentübertragungseinrichtung der zuvor beschriebenen Art integriert ist.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der Zeichnungen dargestellt ist.
-
1 zeigt in isometrischer Darstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehmomentschlüssels,
-
2 den Drehmomentschlüssel nach 1 unter Weglassung einer oberen Gehäusehälfte,
-
3 in vergrößerter Darstellung eine Drehmomentbegrenzungseinheit des Drehmomentschlüssels nach den 1 und 2,
-
4 in anderer perspektivischer Darstellung die Drehmomentbegrenzungseinheit nach 3,
-
5 in horizontaler Schnittdarstellung den Drehmomentschlüssel nach den 1 bis 4,
-
6 in vertikaler Schnittdarstellung den Drehmomentschlüssel nach den 1 bis 5,
-
7 einen Schnitt durch den Drehmomentschlüssel nach 6 entlang der Schnittlinie VII-VII in 6 und
-
8 eine weitere Schnittdarstellung des Drehmomentschlüssels entlang der Schnittlinie VIII-VIII in 5.
-
Ein Drehmomentschlüssel 1 gemäß den 1 bis 8 stellt eine mechanische Drehmomentübertragungseinrichtung für das Anziehen von Befestigungsschrauben zur Fixierung von Fahrzeugdachträgern an einem Fahrzeugdach dar. Der Drehmomentschlüssel 1 weist als Werkzeug 3 einen Sechskant auf, der in einer Werkzeugaufnahme 15 (4) eines Werkzeugträgers 10 (6) einer Drehmomentbegrenzungseinheit 4 (2) gehalten ist. Die Drehmomentbegrenzungseinheit 4 ist in einem Gehäuse 2 untergebracht, das aus zwei Gehäusehälften 2a, 2b besteht, die jeweils als einteilige Kunststoffspritzgusshälften ausgeführt sind. Die beiden Gehäusehälften 2a, 2b werden durch Steckverbindungsprofilierungen 7a, 7b, 8 kraftschlüssig zusammengefügt. Sowohl die obere Gehäusehälfte 2a als auch die untere Gehäusehälfte 2b weist jeweils eine umlaufende Randprofilierung 8 auf, die in zusammengefügtem Zustand (6) zentriert ineinandergreifen, indem sie komplementär zueinander ausgeführt sind. Zudem ist die untere Gehäusehälfte 2b mit Steckverbindungsprofilierungen 7b in Form von Steckbuchsen versehen. Die obere Gehäusehälfte 2a weist hierzu komplementäre Steckverbindungsprofilierungen 7a in Form von konisch zulaufenden Steckern auf (8). Alle Steckverbindungsprofilierungen 7a, 7b, 8 sind einstückig an den Gehäusehälften 2a, 2b angeformt.
-
Die Drehmomentbegrenzungseinheit umfasst den Werkzeugträger 10, der die Werkzeugaufnahme 15 aufweist, in der der Sechskant 3 axial kraftschlüssig gehalten ist. Der Werkzeugträger 10 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch als Zinkdruckgussteil gestaltet und weist an seinem unteren Bereich einen einstückig angeformten, radial auskragenden Axialverzahnungsring 10a auf (6), der eine Vielzahl von über den Umfang des Axialverzahnungsrings 10a verteilt angeordneten Axialzähnen 11 umfasst. Die Axialzähne 11 des Axialverzahnungsrings 10a ragen zur oberen Gehäusehälfte 2a nach oben ab. Der einstückig am Werkzeugträger 10 angeformte Axialverzahnungsring 10a ist über die sechskantförmige Werkzeugaufnahme 15 drehschlüssig mit dem als Sechskant gestalteten Werkzeug 3 gekoppelt. Dem unteren Axialverzahnungsring 10a ist ein komplementärer Axialverzahnungsring 9 zugeordnet, der den Werkzeugträger 10 außenseitig umschließt und relativ zum Werkzeugträger 10 und zum unteren Axialverzahnungsring 10a koaxial linearbeweglich gelagert ist. Der obere Axialverzahnungsring 9 weist zum unteren Axialverzahnungsring 10a hin abragende Axialzähne 11 auf, die komplementär zu den nach oben ragenden Axialzähnen 11 des unteren Axialverzahnungsrings 10a ausgeführt sind. Anhand der 3 und 4 ist die Gestaltung der Axialzähne mit den komplementären schrägen Zahnflanken und relativ großen Radien im Bereich der Zahnkanten an den jeweiligen Zahnköpfen gut zu erkennen. Die Radien sind größer als 0,5 mm ausgeführt.
-
Um den oberen Axialverzahnungsring 9 stationär zum Gehäuse 2 zu sichern, weist der Axialverzahnungsring 9 auf gegenüberliegenden Seiten zwei radial nach außen abragende Stütznocken 6 auf, die spielfrei zwischen jeweils zwei Stützflanken 5 des Gehäuses 2 gehalten sind. Die Stützflanken 5 sind in der unteren Gehäusehälfte 2b vorgesehen und einstückig in die Gehäusehälfte 2b eingeformt. Die Stützflanken 5 sind, wie anhand der 2 und 5 erkennbar ist, als V-artige Rippen ausgeführt. Auch der obere Axialverzahnungsring 9 ist als Zinkdruckgussteil ausgeführt. Die radial nach außen ragenden Stütznocken 6 sind einteilige Fortsätze des Axialverzahnungsrings 9.
-
Der in Hochrichtung axialbewegliche obere Axialverzahnungsring 9 wird durch eine Druckfedereinheit 12 mit einer Axialkraft in Richtung des untere Axialverzahnungsrings 10a beaufschlagt. Die Druckfedereinheit 12 wird durch ein Tellerfederpaket gebildet, das über einen Stützring 13 axial vorgespannt ist, der durch eine Schraubenmutter 14 fixiert ist. Die Schraubenmutter 14 wird koaxial zum Werkzeugträger 10 auf einen oberen Außengewindeabschnitt des Werkzeugträgers 10 aufgeschraubt und dient zur Sicherung des Stützrings 13. Die durch das vorgespannte Tellerfederpaket der Druckfedereinheit 12 aufgebrachte Axialkraft auf den oberen Axialverzahnungsring 9 ermöglicht eine Drehmomentübertragung zwischen dem oberen Axialverzahnungsring 9 und dem unteren Axialverzahnungsring 10a, die auf 6 Nm begrenzt ist. Falls bei einer entsprechenden Drehbewegung des Drehmomentschlüssels 1 ein aufzubringendes Drehmoment von 6 Nm überschritten wird, heben die schrägen Zahnflanken der Axialzähne 11 den oberen Axialverzahnungsring 9 vom unteren Axialverzahnungsring 10a ab, und zwar gegen die axiale Druckkraft der Druckfedereinheit 12. Bei einer weiteren Drehbewegung gleiten die Axialzähne 11 der komplementären Axialverzahnungsringe 9, 10a in Drehrichtung aufeinander entlang und verursachen ein für den Nutzer des Drehmomentschlüssels 1 gut hörbares Klackergeräusch. Dadurch, dass der obere Axialverzahnungsring 9 relativ zum Werkzeugträger 10 koaxial linear verlagerbar ist, wird bei einer Drehmomentüberlastung nur der Axialverzahnungsring 9 axial nach oben abgehoben, ohne dass weitere Bauteile wie insbesondere eine Gehäusehälfte, mitbewegt werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 2011/0011220 A1 [0002]
