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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet:
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehmoment-Steckschlüsseleinsatz mit einer Feststell- und Ausklinkfunktion, insbesondere einen Drehmoment-Steckschlüsseleinsatz, an den schnell ein Mitnehmerkopf montiert oder von diesem entfernt werden kann, wobei an ein Ende des Drehmoment-Steckschlüsseleinsatzes ein manuelles, pneumatisches oder ein elektrisches Rotationswerkzeug befestigt werden kann, während an dessen anderes Ende ein Mitnehmerkopf befestigt wird.
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Stand der Technik:
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Ein Schraubendreher besteht hauptsächlich aus einem Handgriff und einer Antriebsstange mit einem Mitnehmerkopf. Der Mitnehmerkopf wird allgemein in einen Schlitztyp oder einen Kreuzschlitztyp eingeteilt, der für einen Schlitz oder Kreuzschlitz oben am Ende einer Schraube passend ist, und womit die Schraube angezogen oder gelockert werden kann. Da der Mitnehmerkopf eines Schraubendrehers in einer festen Form und in einer festen Größe gebildet ist, kann kein anderer Mitnehmerkopf in einer anderen Form oder in einer anderen Größe als Ersatz verwendet werden.
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Angesichts des Nachteils des oben beschriebenen Schraubendrehers haben die Fachleute auf diesem Gebiet ein Handwerkzeug entwickelt, dessen Mitnehmerkopf ausgewechselt werden kann, beispielsweise einen Schraubenschlüssel, wobei am Schraubenschlüssel eine Fassung befestigt ist. In ein Einführloch am unteren Ende des Schraubenschlüssels kann ein Mitnehmerkopf in verschiedenen Formen und Größen eingesetzt werden, so dass dieser Schraubenschlüssel für verschiedene Schraubentypen verwendet werden kann. Als solches dient die Fassung allein zum Übertragen des Drehmoments, wobei die Fassung selbst über keinen quantifizierten Drehmomentmechanismus verfügt.
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Falls das obengenannte Rotationswerkzeug, wie beispielsweise der Schraubendreher und der Schraubenschlüssel, in einer optischen Vorrichtung verwendet werden soll, beispielsweise zum Justieren eines Objektivs einer Überwachungsvorrichtung, kann das Drehmoment beim Justieren zu groß sein, da der Drehmomentwert des Rotationswerkzeugs entsprechend einer vom Nutzer ausgeübten Kraft definiert wird, wobei das Objektiv zerbrochen werden kann, was zu einem großen Schaden führt. Wird außerdem das Rotationswerkzeug, beispielsweise der obengenannte Schraubendreher oder Schraubenschlüssel, zum Rotieren eines Befestigungselements verwendet, z.B. einer Schraube, wobei die Rotationskraft den Toleranzbereich der Schraube übersteigt, kann der Kopf der Schraube beschädigt werden. Es sollen die oben beschriebenen Nachteile ausgeräumt werden.
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Angesichts der Nachteile des obengenannten Rotationswerkzeugs beschreiben die Veröffentlichung des Gebrauchsmusters Nr. M414299 aus Taiwan (entspricht der Patentanmeldungsnr. 201998113U aus China, der US-Patentanmeldungsnr. 8,549,963B2, Der Patentanmeldungsnr. U3174153 aus Japan und der deutschen Patentanmeldungsnr.
DE 10 2012 005 885 A1 die dem Anmelder der vorliegenden Erfindung erteilt wurden, einen Drehmoment-Steckschlüsseleinsatz. Wird der Drehmoment-Steckschlüsseleinsatz zum Verschrauben verwendet, wobei die Fassung noch über keinen voreingestellten Drehmomentwert verfügt, kann die Schraube kontinuierlich eingeschraubt werden. Beim Rotieren und Positionieren der Schraube und wenn dabei der voreingestellte Drehmomentwert überstiegen wurde, ist eine Kernwelle in einer Wellenaufnahme in einem Leerlaufzustand, so dass ein zu starkes Anziehen der Schraube vermieden wird, um so die Nachteile des obengenannten Rotationswerkzeugs zu umgehen.
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Der Drehmoment-Steckschlüsseleinsatz weist ein Hülsenloch auf, um einen Mitnehmerkopf einstecken zu können, während an einem inneren Ende des Hülsenlochs ein Magnet zum magnetischen Anziehen des Mitnehmerkopfs vorgesehen ist, um zu verhindern, dass der Mitnehmerkopf nicht aus dem Hülsenloch fallen kann. Eine Magnetkraft wird auf den Mitnehmerkopf ausgeübt, um ein Befestigungselement, z.B. eine Schraube aus einem magnetisch induzierenden Material, anzuziehen und zu befestigen. Da das Magnet ein Magnetfeld erzeugen kann, kann keine Komponente, die imstande ist, ein Magnetfeld zu erzeugen, in einem medizinischen Instrument verwendet werden, z.B. in einem Herzschrittmacher, einem biologischen Signalsensor oder in einem Überwachungsgerät, einem Kernspintomographie-Bildaufnahmegerät, einem Elektronenmikroskop oder in einem Gerät mit einem Mikroprozessor zur Kontrolle oder mit digitalen Schaltungen zur Lebenserhaltung, so dass eine magnetische Störung des medizinischen Instruments durch Magnetismus vermieden werden kann, Die Fachleute auf diesem Gebiet befassen sich daher eingehend mit der Art und Weise, wie der Mitnehmerkopf auch ohne magnetisch anziehende Mittel befestigt werden kann.
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DE 10 2016 106 594 B3 offenbart eine Verbindungsvorrichtung für einen Schraubendrehereinsatz beinhaltend eine Basis, die ein Rohr und einen Verbindungstab aufweist, eine Bedienhülle, die eine Anlageoberfläche aufweist und relativ zu dem Rohr zwischen einer ersten, zweiten und dritten Position bewegbar ist, einen Magnetring, der an dem vorderen Ende der Bedienhülle angeordnet ist, eine erste Feder, und einen Druckstab. Wenn nun ein Werkzeug bei der Verbindungsvorrichtung eingeführt ist, ist die Feder gespannt, um ein Herauslösen des eingesetzten Werkzeugs zu begünstigen.
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US 2007 / 0 108 706 A1 offenbart eine Verbindungseinrichtung für ein Handwerkzeug. Die Verbindungseinrichtung enthält einen Werkzeugaufnahmeabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er eines einer Mehrzahl von Werkzeugstücken des Typs aufnimmt, der entweder mindestens eine erste oder eine zweite Verriegelungskonfiguration aufweist, wobei sich die erste Verriegelungskonfiguration zumindest teilweise von der zweiten Verriegelungskonfiguration unterscheidet. Die Verbindungseinrichtung enthält auch einen Verriegelungsmechanismus, der mit dem Werkzeugaufnahmeabschnitt gekoppelt und so ausgelegt ist, dass er selektiv eines der Mehrzahl von Werkzeugstücken mit der Verbindungseinrichtung koppelt.
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WO 2008/ 020 828 A2 offenbart ein Werkzeugspannfutter mit einer Feder zum Drehen einer Manschette, um beim Einsetzen eines Bits in das Spannfutter eine Nockenverriegelung des Bits in das Spannfutter zu bewirken. Kugelrasten und Nocken dienen zur Arretierung des Bits im Spannfutter. Eine zweite Feder dient zum Auswerfen des Bits, wenn dies gewünscht wird. Es gibt eine Methode zum automatischen Einspannen des Bits in das Spannfutter, und auf dem Spannfutter befinden sich Markierungen, die den Anwender darauf hinweisen, wie er das Lösen des Bits bewirken kann.
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US 6 270 085 B1 offenbart eine Spannvorrichtung für einen Bit, die eine Spindel mit einem an ihrem einen Ende ausgebildeten Stummel, ein Rohr mit einem ersten Abschnitt, der um den Stummel der Spindel montiert ist, und einem zweiten Abschnitt, eine verschiebbare Hülse, die verschiebbar um das Rohr montiert ist, und eine Kugel, die teilweise in einer Querversenkung im zweiten Abschnitt des Rohres aufgenommen ist, umfaßt. Ein erstes elastisches Element wird um das Rohr herum montiert und zwischen einer äußeren Schulter des Rohrs und einer inneren Schulter der Schiebehülse befestigt. Ein zweites elastisches Element umfasst ein erstes Ende, das im Stumpf und ein zweites Ende im Rohr aufgenommen wird.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung eines Drehmoment-Steckschlüsseleinsatzes mit einer Feststell- und Ausklinkfunktion und langer Lebensdauer, wobei ein Wellenzylinder über einen Feststell- und Ausklinkmechanismus verfügt, so dass ein Mitnehmerkopf schnell an diesem montiert und von diesem entfernt werden kann. Das Verriegeln oder Ausklinken des Mitnehmerkopfs erfolgt mit einem eingreifenden oder trennenden Mittel des Feststell- und Ausklinkmechanismus, um so eine Störung durch ein Magnetfeld zu vermeiden. Ein weiterer Aspekt der Erfindung beschäftigt sich mit einer Drehmomentbegrenzungsfunktion für den Drehmoment-Steckschlüsseleinsatz.
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Zum Erreichen des genannten Ziels besteht eine technische Lösung der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines Drehmoment-Steckschlüsseleinsatzes mit einer Feststell- und Ausklinkfunktion, die eine Wellenstange aufweist, die radial mit einem Flansch gebildet ist, wobei zwei Seiten des Flansches jeweilig und axial mit einem Einsetzzapfen, um ein Rotationswerkzeug zu befestigen, bzw. einer Kernwelle, die axial ein Schaftloch aufweist, verlängert sind. Ein Außenumfang der Kernwelle weist radial mindestens eine eingefräste Nut auf, die mit dem Schaftloch verbunden ist, wobei eine erste Reibungsfläche radial gebildet ist. Der Drehmoment-Steckschlüsseleinsatz weist weiter einen Wellenzylinder mit zwei axialen Seiten auf, die jeweilig eine Wellenaufnahme zum Aufnehmen der Kernwelle bzw. ein mit einem Hülsenloch ausgebildetes Hülsenrohrstück aufweisen, wobei ein Mitnehmerkopf in das Hülsenloch eingesteckt werden kann, eine zweite Reibungsfläche, die mit der ersten Reibungsfläche in Kontakt ist, radial in der Wellenaufnahme ausgebildet ist. Der Drehmoment-Steckschlüsseleinsatz ist weiter mit einem Feststell- und Ausklinkmechanismus ausgebildet, der ein erstes elastisches Element, eine Gleithülse und einen Befestigungsring aufweist, wobei das erste elastische Element am Hülsenrohrstück befestigt und an ein Ende des Hülsenrohrstücks angrenzt. Die Gleithülse weist ein Rohrloch auf und ist am Wellenzylinder und an einer Außenseite des Flanschs befestigt. Eine Öffnung auf einer Seite des Rohrlochs ist mit einer Aufnahmekammer gebildet, in die das erste elastische Element aufgenommen wird und an diese angrenzt. Das Hülsenrohrstück weist radial ein Positionierloch auf, in das eine Positionierkugel aufgenommen ist, während ein Innenumfang der Gleithülse mit einer Anschlagwand und einer Kugelkammer jeweilig ausgebildet ist entsprechend dem Ort der Positionierkugel während zwei elastischen Gleitbewegungen. Der Befestigungsring ist am anderen Ende des Hülsenrohrstücks befestigt, damit sich die Gleithülse nicht vom Hülsenrohrstück ablösen kann, wenn die Positionierkugel mit der Anschlagwand angedrückt wird. Ein Teil der Positionierkugel ist im Hülsenloch freigelegt, so dass eine Verbindungsstange des Mitnehmerkopfs nicht eingesteckt werden kann, oder die Positionierkugel ist in einer Verschlussnut der Verbindungsstange eingerastet. Beim elastischen Gleiten der Gleithülse auf einer Außenseite des Wellenzylinders kann ein Teil der Positionierkugel in der Kugelkammer aufgenommen werden, um die Verbindungsstange in das Hülsenloch einzustecken oder aus diesem auszuklinken.
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Zum Erreichen dieses Ziels besteht eine weitere technische Lösung der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines Drehmoment-Steckschlüsseleinsatzes mit einer Feststell- und Ausklinkfunktion, der eine Wellenstange umfasst, die radial mit einem Flansch gebildet ist, wobei zwei Seiten des Flansches jeweilig und axial mit einem Einsetzzapfen zum Befestigen eines Rotationswerkzeugs bzw. einer Kernwelle, die axial ein Schaftloch aufweist, verlängert sind. Ein Außenumfang der Kernwelle weist axial mindestens eine eingefräste Nut auf, die mit dem Schaftloch verbunden und radial mit einer ersten Reibungsfläche gebildet ist. Ein Wellenzylinder ist mit zwei axialen Seiten gebildet, die jeweilig eine Wellenaufnahme zum Aufnehmen der Kernwelle bzw. ein Hülsenrohrstück, das ein Hülsenloch aufweist, aufweisen. Ein Mitnehmerkopf kann im Hülsenloch aufgenommen werden, eine zweite Reibungsfläche, die mit der ersten Reibungsfläche in Kontakt ist, ist radial in der Wellenaufnahme ausgebildet. Weiter ist der Drehmoment-Steckschlüsseleinsatz mit einem Feststell- und Ausklinkmechanismus ausgebildet, der ein erstes elastisches Element, eine Gleithülse und einen Befestigungsring aufweist, wobei das erste elastische Element am Hülsenrohrstück befestigt und an ein Ende des Hülsenrohrstück angrenzt. Die Gleithülse weist ein Rohrloch auf, in dem der Wellenzylinder und eine Außenseite des Flansches befestigt sind. Eine Öffnung auf einer Seite des Rohrlochs ist mit einer Aufnahmekammer gebildet, in der das erste elastische Element aufgenommen wird und an dieser anliegen kann. Das Hülsenrohrstück weist radial ein positionierendes Langloch auf, in das eine Positionierkugel aufgenommen werden kann. Eine Rückholfeder ist zwischen dem positionierenden Langloch und der Positionierkugel montiert, während ein Innenumfang der Gleithülse, an den die Positionierkugel angrenzen kann, mit einem Blockzapfen in Übereinstimmung mit der Stelle der Positionierkugel gebildet ist. Mit zwei Seiten des Blockzapfens werden eine erste Kugelkammer bzw. eine zweite Kugelkammer gebildet. Der Befestigungsring wird am anderen Ende des Hülsenrohrstücks befestigt, damit die Gleithülse sich nicht vom Hülsenrohrstück ablösen kann. Wenn eine Verbindungsstange des Mitnehmerkopfs in das Hülsenloch eingesteckt werden kann, kann die Positionierkugel mit der Verbindungsstange axial und elastisch im positionierenden Langloch bewegt werden, während ein Teil der Positionierkugel an dem Blockzapfen entlang bewegt wird, um radial und elastisch in der ersten Kugelkammer bewegt zu werden, bis eine Verschlussnut der Verbindungsstange mit der Positionierkugel eingerastet wird, so dass der Blockzapfen radial an die Positionierkugel angrenzt. Beim elastischen Gleiten der Gleithülse auf einer Außenseite des Wellenzylinders kann ein Teil der Positionierkugel in der zweiten Kugelkammer aufgenommen werden, um die Verbindungsstange aus dem Hülsenloch auszuklinken.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird dem Fachmann auf diesem Gebiet beim Durchlesen der folgenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen offensichtlich. Die Zeichnungen zeigen:
- 1 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht zum Darstellen eines Drehmoment-Steckschlüsseleinsatzes mit einer Feststell- und Ausklinkfunktion nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 zeigt eine perspektivische Ansicht zum Darstellen der Montage des Drehmoment-Steckschlüsseleinsatzes in der 1;
- 3 zeigt eine Querschnittansicht der 2 entlang dem Schnitt A-A;
- 4 zeigt eine Querschnittansicht der 2 entlang dem Schnitt B-B;
- 5 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht zum Darstellen des Drehmoment-Steckschlüsseleinsatzes in der 2, des Rotationswerkzeugs und des Mitnehmerkopfs;
- 6 zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen der Montage des Drehmoment-Steckschlüsseleinsatzes in der 5, des Rotationswerkzeugs und des Mitnehmerkopfs, wobei der Mitnehmerkopf eingesteckt ist;
- 7 zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen des Mitnehmerkopfs in der 6 im verriegelten Zustand;
- 8 zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen des Mitnehmerkopfs in der 6 im ausgeklinkten Zustand;
- 9 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht zum Darstellen des Drehmoment-Steckschlüsseleinsatzes mit der Feststell- und Ausklinkfunktion nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 10 zeigt eine Teilquerschnittansicht zum Darstellen der Montage des Drehmoment-Steckschlüsseleinsatzes in der 9;
- 11 zeigt eine Teilquerschnittansicht zum Darstellen des Drehmoment-Steckschlüsseleinsatzes in der 10, wobei der Mitnehmerkopf eingesteckt werden kann;
- 12 zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen des Mitnehmerkopfs in der 11 im festgestellten Zustand; und
- 13 zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen des Mitnehmerkopfs in der 11 im ausgeklinkten Zustand.
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WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Die 1 bis 4 zeigen einen Drehmoment-Steckschlüsseleinsatz mit einer Feststell- und Ausklinkfunktion, der eine Wellenstange 1, einen Wellenzylinder 2 und einen Feststell- und Ausklinkmechanismus 3 umfasst, nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Die Wellenstange 1 ist als eine Stange ausgebildet, wobei an der einen axialen Seite davon ein Einsetzzapfen 11 vorgesehen ist. Der Querschnitt des Einsetzzapfens 11 ist in einer nicht kreisförmigen Form ausgebildet, beispielsweise einer Säule mit mindestens einer ebenen Schnittfläche 111. Eine Innenseite des Einsetzzapfens 11 ist radial mit einem Flansch 12 ausgebildet, so dass sich eine Kernwelle 13 von einer Seite erstreckt, beispielsweise von einer Innenseite des Flansches 12, und einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und vom Wellenzylinder 2 ummantelt werden kann. Eine andere Seite, beispielsweise eine Außenseite, des Einsetzzapfens 11 wird an einem Handgriffloch 41 (siehe 5) an einem unteren Ende eines Rotationswerkzeugs 4 befestigt, beispielsweise an einem Handgriff eines Schraubendrehers. Ein Außenumfang der Kernwelle 13 ist axial mit mindestens einer eingefrästen Nut 131 ausgebildet, um der Kernwelle 13 eine angemessene Elastizität zu verleihen. Außerdem ist der Außenumfang der Kernwelle 13 mit einer ersten konkaven Reibungsfläche 132 und mit einem konvexen Verschlussteil 133 ausgebildet. Die Kernwelle 13 weist axial ein Schaftloch 134 auf, wobei dieses Schaftloch 134 mit der mindestens einen eingefrästen Nut 131 verbunden ist.
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Um der ersten Reibungsfläche 132 der Kernwelle 13 radial eine Erweiterungs- oder Einziehfunktion zu verleihen, ist ein Innenumfang des Schaftlochs 134 mit einer konischen Anlagefläche 134a einer Drehmoment-Einstellvorrichtung ausgebildet, wobei die Anlagefläche 134a mit einem Verbindungssegment 134b verbunden ist, beispielsweise mit einem Innengewinde.
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Das Schaftloch 134 dient der Aufnahme eines Verstellelements 14 der Drehmoment-Einstellvorrichtung. Ein Außenumfang des Verstellelements 14 ist mit einem konischen oberen Anschlusskopf 141 bzw. mit einem Eingriffsegment 142 ausgebildet, beispielsweise mit einem Außengewinde. Eine Endfläche des oberen Anschlusskopfs 141 weist axial ein Rotationsloch 143 mit einem nicht kreisförmigen Querschnitt auf, beispielsweise mit einem sechseckigen Querschnitt. Beim Zusammenbauen wird das Verstellelement 14 in das Schaftloch 134 eingesteckt, wonach ein Werkzeug, beispielsweise ein Sechskantschlüssel, in das Rotationsloch 143 des oberen Anschlusskopfs 141 zum Drehen eingesteckt wird. Das Verbindungssegment 134b wird in das Eingriffsegment 142 eingeschraubt, wobei der obere Anschlusskopf 141 in der Anlagefläche 134a aufgenommen wird, so dass die beiden konischen Oberflächen miteinander in Kontakt sind.
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Weiter wird die Kernwelle 13 sequentiell mit einem zweiten elastischen Element 15 auf der Innenseite des Flansches 12 befestigt, beispielsweise mit einer Feder oder einer elastischen Scheibe, während ein bewegliches Sperrrad 16 einer Ratschenstruktur mit Rücklaufsperre imstande ist, axial auf der Kernwelle 13 bewegt zu werden, wobei eine Innenseite des beweglichen Sperrrads 16 axial und umlaufend mit mehreren unidirektionalen beweglichen Ratschenzähnen 161 ausgebildet ist und eine Außenseite des beweglichen Sperrrads 16 radial mindestens ein positionsbegrenzendes Langloch 162 aufweist. Ein positionsbegrenzender Stift 163 ist in ein positionsbegrenzendes Stiftloch 135 eingesteckt, das radial an der Kernwelle 13 vorgeformt ist, wobei der positionsbegrenzende Stift 163 in das positionsbegrenzende Langloch 162 eingesteckt ist, so dass das bewegliche Sperrrad 16 axial und elastisch auf der Kernwelle 13 bewegt wird.
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Zwei axiale Seiten, beispielsweise eine Innenseite und eine Außenseite, des Wellenzylinders 2 sind mit einer Wellenaufnahme 21 mit einem kreisförmigen Querschnitt bzw. mit einem Hülsenrohrstück 22 mit einem Hülsenloch 221 ausgebildet. In der Praxis kann das Hülsenloch 221 ein Loch mit einem nicht kreisförmigen Querschnitt oder das Hülsenloch 221 kann als ein kreisförmiges Loch ausgebildet sein. Damit aber einer Verbindungsstange eines einzusteckenden Mitnehmerkopfs 5 mit einem nicht kreisförmigen Querschnitt (siehe 5) ermöglicht wird, im dem Inneren des Hülsenlochs 221 mit einer Einsatzhülse 23 befestigt zu werden, weist die Einsatzhülse 23 axial ein Einsteckloch 231 mit einem nicht kreisförmigen Querschnitt auf, in das die Verbindungsstange 51 eingesteckt und positioniert werden kann. Dabei kann ein erster Befestigungsstift 232 der Einsatzhülse 23 durch ein erstes befestigendes Stiftloch 222 durchgeführt werden, das radial an einem Außenumfang des Hülsenlochs 221 vorgeformt und in das erste Einsteckloch 233 der Einsatzhülse 23 eingesteckt ist, so dass die Einsatzhülse 23 im Hülsenloch 221 befestigt und am Rotieren gehindert wird.
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Die Größe der Wellenaufnahme 21 ist etwas geringer als die Kernwelle 13, wobei die beiden obengenannten Komponenten mit einem Anziehmittel montiert und befestigt sind, um so eine drehende Wellenstruktur mit einem anschlagenden und positionierenden Effekt zu bilden. Dabei ist die Wellenaufnahme 21 als ein gestuftes kreisrundes Loch ausgebildet, wobei dessen Innenumfang eine zweite Reibungsfläche 211 und einen konkaven Verschlussteil 212 in Übereinstimmung mit der ersten Reibungsfläche 132 und dem konvexen Verschlussteil 133 der Kernwelle 13 aufweist. Der konvexe Verschlussteil 133 ist in das konkave Verschlussteil 212 einrastet, um ein axiales Herausfallen der Wellenstange 1 und des Wellenzylinders 2 zu verhindern. Die zweite Reibungsfläche 211 und die erste Reibungsfläche 132 sind eng aneinanderliegend angeordnet, um eine Drehmomentübertragung zwischen den obengenannten beiden Komponenten zu ermöglichen.
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Ein Aufnahmeloch 213, in dem das bewegliche Sperrrad 16 aufgenommen werden kann, ist zwischen einer Öffnung auf einer Außenseite der Wellenaufnahme 21 und der zweiten Reibungsfläche 211 gebildet. Das Innere des Aufnahmelochs 213 ist mit einer festen Ratsche 24 der Ratschenstruktur mit Rücklaufsperre befestigt, während eine Innenseite der festen Ratsche 24 an einen inneren Blockierrand 214 angrenzt, der radial innen im Aufnahmeloch 213 ausgebildet ist. Eine Außenseite der festen Ratsche 24 ist axial sowie umlaufend mit mehreren unidirektionalen festen Ratschenzähnen 241 ausgebildet und eine Innenseite der festen Ratsche 24 ist radial mit mindestens einem Positionierschlitz 242 ausgebildet. Ein Positionierstift 243 kann durch ein positionierendes Stiftloch 215 durchgeführt werden, das radial an einem Außenumfang der Wellenaufnahme 21 vorgeformt ist, wobei der Positionierstift 243 im Positionierschlitz 242 eingesteckt ist, so dass die feste Ratsche 24 inwendig im Aufnahmeloch 213 befestigt ist und nicht rotiert werden kann.
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Zum Vornehmen einer Einstellung der Drehmomentabweichung ist ein Durchgangsloch 223 zwischen dem Hülsenloch 221 und der Wellenaufnahme 21 gebildet, um diese beiden obengenannten Komponenten miteinander zu verbinden, so dass das Wartungspersonal das Werkzeug, beispielsweise einen Sechskantschlüssel, durch das Hülsenloch 221 und das Durchgangsloch 223 durchführen und danach in das Rotationsloch 143 in der Wellenaufnahme 21 zum Rotieren einstecken kann. Dabei wird das Verstellelement 14 axial im Schaftloch 134 bewegt, wobei der obere Anschlusskopf 141 an der Anlagefläche 134a entlang bewegt wird, um die Größe des Außendurchmessers der Kernwelle 13 zu verändern, beispielsweise durch radiales Erweitern oder Einziehen. Dabei wird eine Kontaktfläche der ersten Reibungsfläche 132 und der zweiten Reibungsfläche 211 justiert, um somit das Drehmoment auf einen voreingestellten Drehmomentwert einzustellen. Wenn das Drehmoment auf den voreingestellten Drehmomentwert eingestellt ist, wird ein Verschlussstopfen 25 vom Hülsenloch 221 im Durchgangsloch 223 angeordnet und befestigt, beispielsweise geklebt, so dass das Durchgangsloch 223 abgedichtet wird und die Möglichkeit eines erneuten Justierens des Verstellelements 14 vermieden werden kann.
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Der Feststell- und Ausklinkmechanismus 3 besteht aus einem ersten elastischen Element 31, beispielsweise aus einer Feder oder einer elastischen Scheibe, das am Hülsenrohrstück 22 befestigt ist und an einen äußeren Blockierrand 224 auf dessen Außenseite angrenzt. Eine Gleithülse 32 ist am Wellenzylinder 2 und auf der Außenseite des Flansches 12 befestigt. Ein Befestigungsring 33, der an einem Außenumfang befestigt ist, ist auf der Innenseite des Hülsenrohrstücks 22 gebildet.
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Die Gleithülse 32 weist axial ein Rohrloch 321 auf, in das der Wellenzylinder 2 und die Außenseite des Flansches 12 eingeführt sind. Ein Innenumfang, der an einer äußeren Öffnung des Rohrlochs 321 gebildet ist, ist mit einer Aufnahmekammer 322 gebildet, in der das erste elastische Element 31 aufgenommen werden kann. Die Aufnahmekammer 322 ist mit einer Anschlagkante 323 gebildet, die dem äußeren Blockierrand 224 gegenüber gebildet ist, und an der das erste elastische Element 31 anliegen kann. Durch Zusammendrücken des ersten elastischen Elements 31 oder durch Ausstrecken des ersten elastischen Elements 31 kann die Gleithülse 32 axial und elastisch auf der Außenseite des Wellenzylinders 2 verschoben werden.
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Für Bereitstellung eines Feststell- oder Ausklinkeffekt des Mitnehmerkopfs 5 weist das Hülsenrohrstück 22 radial ein Positionierloch 225 auf, in dem eine Positionierkugel 34 aufgenommen werden kann, und ein Innenumfang der Gleithülse 32 ist mit einer Anschlagwand 324 bzw. mit einer Kugelkammer 325 in Übereinstimmung mit der Stelle der Positionierkugel 34 während zwei elastischen Gleitbewegungen ausgebildet. Eine geneigte Führungsfläche 326 zum Führen der Positionierkugel 34 ist zwischen der Anschlagwand 324 und der Kugelkammer 325 ausgebildet. Beim Andrücken der Positionierkugel 34 mit der Anschlagwand 324 liegt ein Teil der Positionierkugel 34 im Hülsenloch 221 frei, so dass die Verbindungsstange 51 des Mitnehmerkopfs 5 nicht eingesteckt werden kann, oder die Positionierkugel 34 ist in eine Verschlussnut 53 der Verbindungsstange 51 eingerastet. Wenn in der Kugelkammer 325 ein Teil der Positionierkugel 34 aufgenommen werden kann, kann die Verbindungsstange 51 in das Hülsenloch 221 eingesteckt oder aus diesem entfernt werden.
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Der Befestigungsring 33 ist am Außenumfang befestigt, der auf der Innenseite des Hülsenrohrstücks 22 definiert ist, um ein Ablösen der Gleithülse 32 vom Hülsenrohrstück 22 zu vermeiden. Ein zweiter Befestigungsstift 332 des Befestigungsring 33 kann durch ein zweites Einsteckloch 331 des Befestigungsrings 33 durchgeführt und in ein zweites befestigendes Stiftloch 226 eingesteckt werden, das am Außenumfang des Hülsenlochs 221 radial vorgeformt ist, so dass der Befestigungsring 33 am Außenumfang befestigt werden kann, der auf der Innenseite des Hülsenrohrstücks 22 definiert ist, und an einem Rotieren gehindert wird.
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Auf dem Befestigungsring 33 sind Farben oder Texte angegeben, die den Drehmomentwert des Drehmoment-Steckschlüsseleinsatzes anzeigen, wie beispielsweise 0,6Nm (Newtonmeter), 0,9Nm, 1,2Nm, 1,4Nm, 2,0Nm, 3,0Nm, 5,0Nm, 5,5Nm usw., so dass mit dem Drehmoment-Steckschlüsseleinsatz mit verschiedenen Drehmomentwerten der Befestigungsring 33 in verschiedenen Farben zum Zweck der Anzeige verwendet werden kann. Beispielsweise wird für den Drehmoment-Steckschlüsseleinsatz mit 0,6Nm der rote Befestigungsring 33 und für den Drehmoment-Steckschlüsseleinsatz mit 0,9Nm der gelbe Befestigungsring 33 verwendet.
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Die 1 bis 4 zeigen, dass nach dem Zusammensetzen die Kernwelle 13 der Wellenstange 1 in die Wellenaufnahme 21 des Wellenzylinders 2 eingesteckt und der konvexe Verschlussteil 133 in den konkaven Verschlussteil 212 eingerastet ist, so dass die Wellenstange 1 und der Wellenzylinder 2 nicht axial voneinander getrennt werden können. In diesem Augenblick wird die Kernwelle 13 mit dem beweglichen Sperrrad 16 befestigt, während die Energie mit dem zweiten elastischen Element 15 freigesetzt wird, so dass die unidirektionalen beweglichen Ratschenzähne 161 des beweglichen Sperrrads 16 und die festen Ratschenzähne 241 der festen Ratsche 24 in Eingriff gebracht werden. Das erste elastische Element 31, die Gleithülse 32, der Befestigungsring 33 und die Positionierkugel 34 werden danach auf dem Hülsenrohrstück 22 angeordnet und setzen durch das erste elastische Element 31 die Energie frei. Die Gleithülse 32 grenzt an den Befestigungsring 33 und die Positionierkugel 34 wird mit der Anschlagwand 324 an den Innenumfang des Rohrlochs 321 angedrückt, während ein Teil der Positionierkugel 34 im Hülsenloch 221 freigelegt ist, um ein Einstecken des Mitnehmerkopfs 5 zu verhindern.
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Die 5 zeigt, dass der Einsetzzapfen 11 der Wellenstange 1 in das Handgriffloch 41 am unteren Ende des Rotationswerkzeugs 4 eingesteckt ist, beispielsweise ein Handgriff eines Schraubendrehers, wobei der ausgewählte Mitnehmerkopf 5 in das Hülsenloch 221 des Wellenzylinders 2 eingesteckt werden kann, wobei mit einem Feststell- und Ausklinkmechanismus 3 der Mitnehmerkopf 5 mit Gleitmittel festgestellt (bzw. arretiert) oder ausgeklinkt wird. Das Rotationswerkzeug 4 ist dabei nicht auf den obengenannten Schraubendreher beschränkt, d.h. der mit der vorliegenden Erfindung geschaffene Drehmoment-Steckschlüsseleinsatz kann ebenfalls mit einem pneumatischen oder elektrischen Rotationswerkzeug verwendet werden, um die erwartete Feststell- und Ausklinkfunktion zu erzielen.
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In der Praxis kann ein Ende der Verbindungsstange 51 des Mitnehmerkopfs 5 - beispielsweise aber nicht eingeschränkt darauf - als einen Zapfenkopf 52 in einer flachen Form, in einer Kreuzform oder in einer beliebigen geometrischen Form, ausgebildet sein, während deren anderes Ende eine Verschlussnut 53 zum Einrasten der Positionierkugel 34. Was erwähnt werden soll ist, dass sich das zuletzt beschriebene auf den bekannten Stand der Technik bezieht, so dass keine weitere Darstellung bereitgestellt wird.
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Soll der Mitnehmerkopf 5 am Drehmoment-Steckschlüsseleinsatz angeordnet werden, wird zuerst die Gleithülse 32 in eine Richtung geschoben, die entgegengesetzt zum Befestigungsring 33 ist. Das erste elastische Element 31 wird zusammengedrückt (Aufbewahren der Energie), so dass die Kugelkammer 325 auf die Positionierkugel 34 ausgerichtet ist. In diesem Augenblick kann die Verbindungsstange 51 des Mitnehmerkopfs 5 vom Befestigungsring 33 eingesteckt, durch das Hülsenloch 221 durchgeführt und in diesem positioniert werden, beispielsweise im Einsteckloch 231 der Einsatzhülse 23, bis die Verbindungsstange 51 mit der Positionierkugel 34 in Kontakt ist und diese anschiebt, so dass die Positionierkugel 34 in das Positionierloch 225 eingezogen wird und ein Teil der Positionierkugel 34 in die Kugelkammer 325 (siehe 6) gelangt, bis die Verbindungsstange 51 an den Verschlussstopfen 25 angrenzt. Dabei wird die Verschlussnut 53 an die Stelle der Positionierkugel 34 bewegt, wonach die Gleithülse 32 ausgeklinkt und mit dem Ausstreckeffekt (Freisetzen der Energie) des ersten elastischen Elements 31 in die Ausgangsstellung zurückgebracht wird. Wenn die Gleithülse 32 zum Befestigungsring 33 gleitet, wird die Positionierkugel 34 aus der Kugelkammer 325 ausgeklinkt, der geneigten Führungsfläche 326 entlang bewegt und mit der Anschlagwand 324 angedrückt, so dass die Positionierkugel 34 an einem radialen Bewegen gehindert wird und fest in der Verschlussnut 53 einrastet, um so einen Feststelleffekt für den Mitnehmerkopf 5 zu bilden (siehe 7).
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Zum Betätigen des Drehmoment-Steckschlüsseleinsatzes wird der Zapfenkopf 52 des Mitnehmerkopfs 5 auf die Kreuzschlitzschrauben mindestens eines Befestigungselements, beispielweise einer Knochenschraube, an der Peripherie eines zu befestigenden Gegenstands, beispielsweise einer Knochenplatte, ausgerichtet, wonach das Rotationswerkzeug 4 mit einer Hand rotiert wird, so dass mit der Wellenstange 1 der Wellenzylinder 2 und der Mitnehmerkopf 5 für ein synchrones Rotieren für ein Feststellen während einem Verschrauben angetrieben werden können. Falls der voreingestellte Drehmomentwert des Drehmoment-Steckschlüsseleinsatzes nicht überstiegen wird, kann die Knochenschraube gleichzeitig eingeschraubt werden. Beim Rotieren und Positionieren der Knochenschraube (beim Feststellen und Anziehen) oder wenn der voreingestellte Drehmomentwert überstiegen wird, bildet die Kernwelle 13 einen Leerlaufzustand in der Wellenaufnahme 21, so dass die beweglichen Ratschenzähne 161 des beweglichen Sperrrads 16, die an die Kernwelle 13 befestigt sind, an den festen Ratschenzähnen 241 der festen Ratsche 24 entlang rotiert und axial sowie elastisch bewegt werden, so dass ein Geräusch erzeugt wird, um den Nutzer zu ermahnen, dass die Knochenschraube in einem Feststell- und Anziehstatus ist oder dass der voreingestellte Drehmomentwert erreicht wurde, um so ein übermäßiges Befestigen und zu festes Anziehen der Knochenschraube zu vermeiden.
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Zum Entfernen des Mitnehmerkopfs 5 vom Drehmoment-Steckschlüsseleinsatz muss lediglich die Gleithülse 32 in die entgegengesetzte Richtung zum Befestigungsring 33 geschoben werden, wobei das erste elastische Element 31 zusammengedrückt wird (Aufbewahren der Energie), um die Kugelkammer 325 auf die Positionierkugel 34 auszurichten. In diesem Ausgenblick kann die Verbindungsstange 51 des Mitnehmerkopfs 5 aus dem Hülsenloch 221 entfernt werden, beispielsweise aus dem Einsteckloch 231 der Einsatzhülse 23 (siehe 8), bis die Verschlussnut 53 von der Positionierkugel 34 ausgeklinkt wird, wobei die Verbindungsstange 51 in Kontakt ist mit der Positionierkugel 34 und dazu dient diese zu verschieben, so dass die Positionierkugel 34 in das Positionierloch 225 zurückgeschoben wird und teilweise in der Kugelkammer 325 aufgenommen wird, um so für den Mitnehmerkopf 5 einen Ausklinkeffekt zu erzeugen. Der Mitnehmerkopf 5 kann daher leicht vom Drehmoment-Steckschlüsseleinsatz entfernt werden. Schließlich wird die Gleithülse 32 ausgeklinkt, wobei die Gleithülse 32 mit dem Ausstreckeffekt (Freisetzen der Energie) des ersten elastischen Elements 31 in die Ausgangsstellung zurückgebracht werden kann. Die Positionierkugel 34 wird dabei mit der Anschlagwand 324 angedrückt, so dass diese nicht radial bewegt werden kann (siehe 3).
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Die 9 bis 13 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel des mit der vorliegenden Erfindung geschaffenen Drehmoment-Steckschlüsseleinsatzes mit einer Feststell- und Ausklinkfunktion, wobei dieselben Bezugsziffern, die in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel verwendet werden, sich auf dieselben Komponenten beziehen, da viele Komponenten, die im zweiten Ausführungsbeispiel und im ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden, dieselben sind, wobei nachfolgend lediglich die Unterschiede zwischen dem zweiten Ausführungsbeispiel und dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben werden sollen.
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Für einen Feststell- oder Ausklinkeffekt des Mitnehmerkopfs 5 weist das Hülsenrohrstück 22 radial ein positionierendes Langloch 227 auf, in dem die Positionierkugel 34 aufgenommen werden kann. Eine Rückholfeder 341 ist zwischen dem positionierenden Langloch 227 und der Positionierkugel 34 montiert, so dass die Positionierkugel 34 axial und elastisch im positionierenden Langloch 227 bewegt werden kann. Dabei weist das positionierende Langloch 227 einen Federschlitz 227a auf, in dem die Rückholfeder 341 aufgenommen werden kann, während ein Kugelloch 227b mit dem Federschlitz 227a verbunden ist und in dem die Positionierkugel 34 aufgenommen werden kann. Mit dem Federschlitz 227a wird verhindert, dass die Rückholfeder 341 in das Hülsenloch 221 fällt. Am Innenumfang der Gleithülse 32 ist ein Blockzapfen 327 in Übereinstimmung mit der Stelle der Positionierkugel 34 vorgesehen, der an die Positionierkugel 34 angrenzen kann, wobei die Positionierkugel 34 radial und elastisch bewegt werden kann. Ein freies Ende des Blockzapfens 327 ist mit einer gebogenen Oberfläche 327a gebildet, so dass die Positionierkugel 34 radial und elastisch bewegt werden kann, während deren zwei Seiten mit einer ersten Kugelkammer 328 bzw. mit einer zweiten Kugelkammer 329 ausgebildet sind. Die geneigte Führungsfläche 326 ist zwischen dem Blockzapfen 327 und der zweiten Kugelkammer 329 gebildet. Die 10 zeigt, dass ein Teil der Positionierkugel 34 im Hülsenloch 221 freigelegt ist, wenn die gebogene Oberfläche 327a des Blockzapfens 327 mit der Positionierkugel 34 in Kontakt ist, während der Mitnehmerkopf 5 jedoch direkt in das Hülsenloch 221 eingesteckt werden kann.
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Zum Anordnen des Mitnehmerkopfs 5 im Drehmoment-Steckschlüsseleinsatz wird zuerst die Verbindungsstange 51 des Mitnehmerkopfs 5 vom Befestigungsring 33 eingesteckt, um die Verbindungsstange 51 durch das Hülsenloch 221 zu führen und in diesem zu positionieren, beispielsweise durch das bzw. im Einsteckloch 231 der Einsatzhülse 23, bis die Verbindungsstange 51 in Kontakt ist mit der Positionierkugel 34 und diese verschiebt, so dass die Positionierkugel 34 die Rückholfeder axial zusammendrücken kann (Speichern von Energie). Ein Teil der Positionierkugel 34 wird radial und elastisch der gebogenen Oberfläche 327a entlang ins Innere der ersten Kugelkammer 328 bewegt (siehe 11), bis die Verbindungsstange 51 an den Verschlussstopfen 25 angrenzt, wobei die Verschlussnut 53 zur Stelle der Positionierkugel 34 bewegt wird. Die Positionierkugel 34 wird mit dem Ausstreckeffekt (Freisetzen der Energie) der Rückholfeder 341 in die entgegengesetzte Richtung bewegt, so dass die Positionierkugel 34 in die Verschlussnut 53 einrastet, wobei der Blockzapfen 327 radial an die Positionierkugel 34 angrenzen kann, um so für den Mitnehmerkopf 5 den Feststelleffekt zu erzeugen (siehe 12).
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Zum Ausklinken des Mitnehmerkopfs 5 aus dem Drehmoment-Steckschlüsseleinsatz muss lediglich die Gleithülse 32 in die Richtung geschoben werden, die entgegengesetzt zum Befestigungsring 33 ist, wobei das erste elastische Element 31 zusammengedrückt wird (Speichern von Energie), um die zweite Kugelkammer 329 auf die Positionierkugel 34 auszurichten. In diesem Augenblick kann die Verbindungsstange 51 des Mitnehmerkopfs 5 aus dem Hülsenloch 221 entfernt werden, beispielsweise aus dem Einsteckloch 231 der Einsatzhülse 23, bis die Verschlussnut 53 von der Positionierkugel 34 entfernt wird, während die Verbindungsstange 51 in Kontakt ist und mit dieser die Positionierkugel 34 geschoben werden kann, so dass die Positionierkugel 34 in das positionierende Langloch 227 eingezogen und ein Teil davon in der zweiten Kugelkammer 329 aufgenommen wird, um für den Mitnehmerkopf 5 den Ausklinkeffekt zu erzeugen, so dass daher der Mitnehmerkopf 5 leicht aus dem Drehmoment-Steckschlüsseleinsatz entfernt werden kann. Schließlich wird die Gleithülse 32 ausgeklinkt, wobei die Gleithülse 32 des ersten elastischen Elements 31 mit dem Ausstreckeffekt (Freisetzen der Energie) in die Ausgangsstellung zurückgebracht werden kann, so dass die Positionierkugel 34 elastisch an den Blockzapfen 327 angrenzt (siehe 10).
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Nach der obenstehenden Beschreibung zeichnet sich die vorliegende Erfindung durch die folgenden Vorteile aus: nach dem in beiden Ausführungsbeispielen beschriebenen Feststell- und Ausklinkmechanismus wird der Feststell- und Ausklinkmechanismus mit einem mechanischen Mittel zum Eingreifen oder Trennen des Mitnehmerkopfs verwendet, um den Mitnehmerkopf festzustellen oder auszuklinken und somit das Problem einer Störung durch ein Magnetfeld zu umgehen. Außerdem kann die Größe des Außendurchmessers der Kernwelle durch axiales Bewegen des Verstellelements der Drehmoment-Einstellvorrichtung in der Kernwelle verändert werden, beispielsweise durch radiales Ausstrecken oder Einziehen, so dass die Kontaktfläche zwischen der Kernwelle und der Wellenaufnahme justiert werden kann, um das Drehmoment auf den voreingestellten Drehmomentwert einzustellen. Mit der Ratschenstruktur mit Rücklaufsperre, die gegenüberliegend zwischen der Kernwelle und der Wellenaufnahme montiert ist, kann verhindert werden, dass das Drehmoment den Toleranzbereich für das Befestigungselement, beispielsweise für eine Schraube, wegen eines unsachgemäßen Einschraubens übermäßig übersteigt, so dass die Kernwelle im Leerlaufzustand in der Wellenaufnahme sein kann. Dabei kann mit der Ratschenstruktur mit Rücklaufsperre ein ermahnendes Geräusch erzeugt werden, um einen unnötigen Schaden zu vermeiden. Weiter sind sowohl das bewegliche Sperrrad und die feste Ratsche der Ratschenstruktur mit Rücklaufsperre unidirektional und können miteinander in Eingriff gebracht werden, um eine Rücklaufsperrfunktion zu erzielen und somit die Lockerung des Befestigungselements zu erleichtern. Der mit der vorliegenden Erfindung geschaffene Drehmoment-Steckschlüsseleinsatz mit einer Feststell- und Ausklinkfunktion ist daher im Vergleich mit dem Stand der Technik neuartig und praktischer anwendbar.
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Zahlreiche Modifikationen und weitere Ausführungsbeispiele der hier beschriebenen vorliegenden Erfindungen werden dem Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich, zu dem diese vorliegenden Erfindungen mit dem Vorteil der Lehren in den obenstehenden Beschreibungen und auf den beigelegten Zeichnungen zugehörig sind. Es ist daher selbstverständlich, dass die vorliegenden Erfindungen nicht auf die bestimmten Beispiele der beschriebenen Ausführungsbeispiele eingeschränkt sein sollen, wobei Modifikationen und weitere Ausführungsbeispiele mit in den Umfang der angehängten Schutzansprüche gehören sollen. Trotz der Verwendung von spezifischen Begriffen werden diese lediglich in einem allgemeinen und anschaulichen Sinn verwendet und dienen als keine Einschränkung.
