DE1503011A1

DE1503011A1 - Drehmomentschluessel mit vorbestimmtem Ausloesewert

Info

Publication number: DE1503011A1
Application number: DE19621503011
Authority: DE
Inventors: Van Hoose William Everett
Original assignee: PENDLETON TOD IND Inc
Current assignee: PENDLETON TOD IND Inc
Priority date: 1961-08-29
Filing date: 1962-08-08
Publication date: 1969-10-30
Also published as: US3140623A

Description

Jan. 1969

Pendleton Tool Industries, Inc.

Drehmomentschlüssel mit vorbestimmten! Auslösewert.

Die Erfindung betrifft allgemein drehmomentanlegende Werkzeuge und insbesondere einen verbesserten Drehmomentschlüssel mit vorbestimmtem Auslösewert.

Eine der Hauptschwierigkeiten bei der Konstruktion und Herstellung von bei einem vorbestimmten Drehmoment auslösenden Drehmomentschlüsseln betrifft die Genauigkeit und Präzision des Auslösens des Schlüssels unter Drehmomentbelastungen, während gleichzeitig die Einfachheit und Wirtschaftlichkeit von Herstellung und Zusammenbau beibehalten werden soll. Mit anderen Worten sind die drei Haupterfordernisse bei einem Drehmomentschlüssel erstens die Genauigkeit, d.h. der Schlüssel muß genau bei einer bestimmten angelegten Drehmomentbelastung bzw. genau bei den verschiedenen angelegten Drehmomentbelastungen, auf deren Auslösen der Schlüssel vor^eingestellt werden kann, auslösen, zweitens die Präzision, d.h. die angelegte (

Drehmomentbelastung, bei welcher der Schlüssel bei einer gegebenen Drehmoment-Auslöseeinstellung auslöst, muß wiederholbar sein bzw. bei wiederholtem Auslösen des \

Schlüssels mit der gegebenen Einstellung konstant bleiben, ' und drittens die Einfachheit und Wirtschaftlichkeit der Herstellung, d.h. der Schlüssel muß zu einem annehmbaren Preis verkauft werden können.

Demgemäß betrifft die Erfindung in erster Linie die Schaffung eines Drehmomentschlüssele mit vorbestimmtem

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' ;:/Jü U Heringen ι*'- / ο * ·■■■- " 3 des Änderunflsge«. v. 4,9.

Auslösewert, «elcher sowohl Genauigkeit als auch Präzision im Betrieb aufweist und dennoch verhältnismäßig einfach in der Konstruktion und wirtschaftlich herzustellen ist.

Weitere Ziele, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreib.ung deutlich. In den Zeichnungen ist eine z.Zt. bevorzugte, beispielhafte Ausführungsform der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen

DrehmomentschlUssel mit vorbestimmtem Auslösewert, wobei die Einzelteile des Schlüssels in ihrer P Ruhelage dargestellt sind,

Fig. 2 eine Ansicht des vorderen Endes des Schlüssels gemäß Fig. 1, bei der sich die Einzelteile des Schlüssels in ihren nach erfolgtem Auslösen eingenommenen Lagen befinden,

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1 und

Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 1.

Der in den Zeichnungen dargestellte Drehmomentschlüssel mit vorbestimmtem Auslösewert und im Folgenden als Drehmomentschlüssel bezeichnete Schlüssel 10 weist einen rohrförmigen Griff 12 auf, welcher an seinem vorderen Endabschnitt 12a auf normale Weise abgeflacht ist. Am vorderen Ende des Griffs ist um eine quer zur Längsachse 16 des Griffs drehende Schwenkachse H ein Drehmoment-Übertragungsglied 18 verschwenkbar angebracht, über welches eine Drehmomentbelastung vom Griff 12 auf ein nicht dargestelltes Werkstüok übertragen wird.

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Das Drehmoment-Übertragungsglied 18 let in in den vorderen flachen Wänden 20 dea Griffe vorgesehenen Lagerbohrungen drehfähig gelagert und weist einen an der Außenseite des Griffe liegenden Vierkantzapfen 22 auf. Dieser Zapfen ist zur Aufnahme sahlreioher Steckschlüssel bzw. anderer nicht dargestellter, das Werkstück erfassender Elemente in der bekannten Weise ausgebildet.

Durch den vorderen Abschnitt des Griffe 12 erstreckt sich in Längsrichtung eine Zunge bzw. Arm 24, die mit einem Vierkantloch 26 versehen ist, in welches der Vierkantkörper des Drehmoment-Übertragungsglieds 18 mit Preßsitz eingepaßt ist. Der Arm 24 ist daher starr mit dem Glied 18 f verbunden und verschwenkt sich zusammen mit diesem. Während des Anlegens einer Drehmomentbelastung an ein Werkstück wird der Griff 12 auf der Achse H gemäß Fig. 1 im Uhrzeigersinn gedreht. Der Griff 12 und das Glied 18 trachten danach, sich beim Anlegen einer Drehmomentbelastung auf der Achse 14 relativ gegeneinander zu drehen, während das Glied 18 und der Arm 24 danach trachten, sich im Griff entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen.

Am hinteren Ende des Arms 24 ist ein Kolben 28 vorgesehen. Die Erfindung betrifft in erster Linie die Ausbildung dieses Kolbens, der zwecks Vereinfachung der Herstellung vorzugsweise als Hülse 30 ausgebildet ist. Hinter dem '

Kolben ist eine mit ihrem vorderen linde am hinteren ünde der Kolbenhülse anliegende Feder 32 vorgesehen, deren hinteres Ende am Vorderende eines ZylinderJ^eJ4^³anliegt, welches seinerseits gleitfähig im Schlüsselgriff 12 gelagert ist, jedoch in diesem mit Hilfe eines in diesem Teil vorgesehenen, in einen Längsschlitz 38 im Griff eingreifenden Radialstifts 36 gegen eine Drehbewegung gesperrt ist.

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An der Außenseite des Griffs 12 ist am hinteren Ende eine ' Hülse 40 angeschraubt, in deren hinteres Ende ein Gewindeeinsatz 42 eingesetet ist. Der Einsatz 42 «eist eine von einer Verriegelungsschraube 46 durchsetzte Zentralbohrung 44 auf. Sie Verriegelungsschraube 46 let in das hintere Ende des Seils 34 eingeschraubt und kit einem hinteren, erweiterten Kopf 48 versehen. Die Einsatzbohrung 44 ist an ihrem hinteren Ende mit einer Gegenbohrung zur Aufnahme des Kopfs der Verriegelungsechraube, vergehen, welche durch Anfassen eines an ihr angebrachten Stegs 50 gedreht werden kann.

fc Ersichtlicherweise werden beim Festziehen der Verriegelungsschraube 46 der Zylinderteil 34 und der Einsatz 42 fest aneinander verklemmt, wobei die Hülse 40 gegen eine Drehbewegung gesperrt wird. Beim Lösen der Verriegelungsschraube 46 kann die Hülse 40 relativ zum Teil 34 im Griff 12 gedreht werden. Beim Drehen der Hülse 40 in die eine Richtung wird der Teil 34 gegen die Feder 32 vorbewegt und erhöht sich der auf den Kolben 28 wirkende Federdruok, während bei einer Drehbewegung der Hülse in die entgegengesetzte Richtung der Teil 34- im Griff zurückgezogen und somit der Federdruck am Kolben 28 verringert wird.

Das vordere Ende der den Kolben 28 durchsetzenden Zentralöffnung 52 bildet eine Vertiefung, in welcher eine ein satzgehärtete Nockenwelle 54 angeordnet ist. Die Zentralachse der Rolle 54 liegt etwa im rechten Winkel zur Kolbenachse und etwa parallel zur Schwenkachse H. Die Rolle 54 wird axial von einem Achszapfen 56 durchsetzt, auf welchem sie drehbar gelagert ist. Die Enden des Zapfens 56 sind im Kolben 28 befestigt. Die Rolle 54 ragt etwas über das Vorderende des Kolben· hinaus, welches bei 53 etwas abgeschrägt ist, um Abstand zum Arm 24 bei dessen Schwenkbewegung im Griff zu gewährleisten.

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In das hintere Bnde des Arms 24 1st beispielsweise durch Einpressen in eine parallel zur Schwenkachse 14 durch den Arm verlaufende Ausschnittbohrung 60 ein einsatzgehärteter Stift 62 eingefügt, welcher ein mit der Hockenrollen 54 in Eingriff gelangendes Kurvenglied bildet. In das hintere Ende des Arms 24 ist im rechten Winkel zur Schwenkachse 14 eine Eichschraube 64 eingeschraubt, welche durch ein im Griff 12 vorgesehenes Loch 66, das seinerseits durch eine Schraube 68 verschlossen werden kann, zugänglich ist.

In der Ruhelage der Schlüssel-Einzelteile gemäß Fig. 1 liegt die Hockenrolle 54 in der Bewegungsbahn, über welche sich das hintere Ende des Arms 24 während einer gemäß Fig. 1 entgegen dem Uhrzeigersinn erfolgenden Relativdrehbewegung des Arms im Griff bewegt. Wenn durch Drehen des Griffs 12 im Uhrzeigersinn anfänglich eine Drehmomentbelastung an ein Werkstück angelegt wird, berührt der am Arm 24 vorgesehene Kurvenstift 62 die Nockenrolle, welche eine Relativdrehbewegung des Griffs sowie des auf der Schwenkachse 14 angeordneten Drehmoment-Übertragungsglieds 18 verhindert. Das Glied 18 wird dadurch gezwungen, sich zusammen mit dem Griff im Uhrzeiger 3inn zu drehen, so daß das am Schlüsselgriff angelegte Drehmoment über das Glied 18 auf das Werkstück übertragen wird.

Beim Anlegen der Drehmomentbelastung drückt der Kurvenstift 62 gegen die Kurvenfläche der Nockenrolle 54. Dabei wird eine Abrollwirkung hervorgebracht, welche eine rückwärts gerichtete Kraftkomponente am Kolben 28 erzeugt und diesen im Griff 12 gegen die Wirkung der Feder 32 nach hinten zu bewegen trachtet. Mit wachsender Drehmomentbelastung wird auch die nach hinten gerichtete Abrollkraft

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am Kolben größer, «eiche schließlich den auf den Kolben wirkenden Federdruck überwindet, woraufhin der Kolben plötzlich nach hinten gedrängt und der Arm 24 ausgelöst wird und sich im Griff entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt, d.h. der Schlüssel "löst aus". Was tatsächlich beim Auslösen des Schlüssels erfolgt, ist, dafl der Arm und das Drehmoment-Übertragungsglied 18 stehenbleiben, während sich der Griff 12 etwa im Uhrzeigersinn weiterbewegt.

Dieses plötzliche Auslösen des Schlüsselgriffs ist ein erstes ,Zeichen dafür, daß die vorbestimmte Drehmomentbelastung erreicht wurde. Ein zweites Zeichen für das Erreichen des vorbestimmten Drehmomentwerts stellt das "Klick"-Geräusch dar, welches auftritt, wenn sich der Griff nach seinem Auslösen bis zum Anschlag am hinteren Ende des Arms 24 weiterdreht (Fig. 2).

Bei der Auslöselage der Schlüssel-Einzelteile gemäß Fig. hat der Kurvenstift 62 noch nicht ganz eine Totpunktlage auf der Nockenrolle/?4 erreicht. Dadurch wird beim Nachlassen des Drehmoments am Schlüsselgriff aufgrund des auf den Stift 62 wirkenden Federdrucks der Nockenrolle eine umgekehrte Abrollwirkung am Stift 62 hervorgebracht, welche die Teile des Schlüssels wieder in ihre Normalbzw. Ruhelage gemäß Flg. 1 zurückbewegt.

Inbezug auf die erfindungsgemäßen Verbesserungsmerkmale ist es ersichtlich, daß die zwischen Nockenrolle 54 und Kurvenetift 62 während des Anlegens einer Drehmomentbelastung an einem Werkstück auftretende Abrollwirkung am Kolben 28 nicht nur die vorher erwähnte rückwärts gerichtete Abrollkraft hervorbringt, sondern zusätzlich auch noch eine seitliche Abrollkraft bzw., genauer gesagt, eine quergerichtete Kraftkomponente, welche den Kolben

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gemäß den Zeichnungen naoh oben und gegen die obere Innenfläche dee Sohlüeselgriffe 12 drängt. Falle der Kolben unmittelbar gegen die Innenfläche dee Griffe gedrängt «erden würde, würde die »wieeheη Sohlüeeelgriff und Kolben auftretende Reibung, «eiche eich je naoh dem angelegten Drehmoment «ie auoh mit anderen Faktoren verändern könnte, ein fehlerhaftee Arbeiten dee Schlüssele und eine Verringerung seiner Genauigkeit und Fräzieion but Folge haben.

Brfindungsgemäfl «erden die auf den Kolben 28 einwirkenden Reibungskräfte auf ein Minimum reduziert und werden so- ,

«ohl die Genauigkeit als auch die Präzision dee Schlüs- " sele auf einen maximalen Wert gebracht, indem in der Oberseite der Kolbenhtilse 30 neben deren vorderen Ende zwei in Umfangeriohtung Abstand voneinander aufweisende Bohrungen bzw. Löcher 70 vorgesehen werden, die in die Zentralöffnung bew. Vertiefung 52 im Kolben gegenüber der Nockenrollβ 54 einmünden und drehfähig Lagerkugeln 72 solchen Durchmeesers aufnehmen, daß die Kugeln an der Flasche der Nockenrolle und an der Innenfläche des Sohlüeeelgriffa 12 anliegen. Die Kugeln 72 ragen et«ae aus der Außenfläche des Kolbens 28 hervor und gewährleisten eine Rollberührung mit niedriger Reibung «wischen dem Kolben und dem Schlüsselgriff.

Die erfindungsgemäße Kugellageranordnung, bei der die Lagerkugeln 72 unmittelbar an der Nockenrolle 54· anliegen, besitzt zahlreiche Vorteile. Haupteächlich können Kugeln mit größerem Durchmesser verwendet werden, als wenn die Kugeln beispielsweise einfach in in der Außenfläche des Kolbens vorgesehenen Vertiefungen sitzen würden. Lagerkugeln mit größerem Durohmesser sind deshalb wünschenswert, weil sie unter den während des Betriebs dee Schlüssele auf sie einwirkenden Belastungen weniger zum Zerquetschen oder zu anderweitigen Verformungen neigen,

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BAD ORIQINAL

so daß mit dem erfindungsgemäßen Drehmomentschlüssel größere Drehmomentbelastungen angelegt werden können.

Ein anderer Vorteil der erfindungegemäflen Lagerkugel- und Nockenrollenanordnung besteht darin, daß eine maximale . Rollberührung zwischen dem Kolben 28 und dem Sohlüsselgriff 12 erzielt wird. Dabei stehen die Lagerkugeln 72 nicht nur mit dem Griff 12, sondern auch mit der Nookenrolle 54 in Rollberührung. Ersichtlicherweise bewegen eich die Lagerkugeln und die Nockenrolle an ihrem Berührungepunkt in dieselbe Richtung, da die Vorbeibewegung des Kurrenetifts an der Rolle 54 beim Auslösen des Schlüssels die Bolle gemaß den Fig. 1 und 2 im Uhrzeigersinn und die Reibung zwischen dem Griff und den Lagerkugeln 72 die Kugeln bei der Rückwärtsbewegung des Kolbens 28 im Griff entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen trachtet. Zwischen dem Kurvenstift 62 und der Nockenrolle 54, zwischen dieser Rolle und den Lagerkugeln 72 sowie zwischen diesen Kugeln und der Innenfläche dee Griffs 12 tritt daher in erster Linie Rollberührung auf. Außerdem ist zu beachten, daß der während des Anlegens einer Drehmomentbelastung auf den Kolben einwirkende quergerichtete Schub vom Kurvenstift 62 auf die Nockenrolle 54» von dieser auf die Lagerkugel 72 und von da auf den Schlüsselgriff 12 übertragen wird. Aus diesem Grund wird, falls überhaupt, nur eine geringe Querbelastung über die Kolbenhülse 30 übertragen, so daß kein Abschnitt der Hülse mit größerer Kraft gegen die Innenfläche des Griffs gedrängt wird. Daraus ergibt sich eine beträchtliche Verminderung des zwischen Kolben 28 und Schlüsselgriff auftretenden Reibungswideratands, was ein größtmögliches Ausmaß an Genauigkeit und Präzision des Drehmomentschlüssele zur Folge hat.

Die erfindungsgemäße Drehmomentschlüssel-Konstruktion ist

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ersichtlicherweise verhältnismäßig einfach und wirtschaftlich in Herstellung und Zusammenbau.

Der Drehmoment-Auslösewert des Schlüssels wird in herkömmlicher Weise durch Drehen der Hülse 40 eingestellt, wodurch der Druck der gegen den Kolben 28 wirkenden feder 32 verändert wird. Aa Schlüsselgriff 12 und an der Hülse 4-0 sind nicht dargestellte Markierungen sur An se ige der verschiedenen, vorbestimmten Einstellungen des Schlüssels vorgesehen. Die Schraube 64 wird zum Eichen des Schlüssels verwendet. Durch Verstellen der Bichschraube 64 wird der Berührungspunkt zwischen Kurvenstift 62 und Nockenrolle um die Achse der Bolle herum verlagert. Dadurch ergibt (|

sich eine Änderung der auf den Kolben 28 bei jedem gegebenen Druck des Kurvenstifts 62 gegen die Rollenfläche wirkenden, rückwärts gerichteten Kraftkonponente und somit auch eine Änderung des Drehmoment-Auslösewerts'des Schlüssels.

Obgleich beim dargestellten Drehmomentschlüssel zwischen Nockenrolle und Schlüsselgriff Kugellager vorgesehen sind, kann auch ein Nadellager verwendet werden, indem die durch das Lager berührte Innenfläche des Griffs flach und nicht zylindrisch ausgeführt und der Kolben mit einer gegenüberliegenden, ebenen Fläche anstelle der lylindrisch gekrümmten Fläche versehen wird. In diesem Fall muß der '

Kolben natürlich anstelle der beim dargestellten Drehmomentschlüssel vorgesehenen, in Umfangsrichtung Abstand voneinander aufweisenden Bohrungen mit einem Querschlitz zur Aufnahme der Nadellagerung versehen sein. l

Ersichtlicherweise können somit durch die Erfindung die eingangs erwähnten Ziele und Vorteile erreicht werden.

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Claims

Patentansprüche

Drehmomentschlüssel mit vorbestimmtem Auelösewert, bestehend aus einem am Werkstück angreifenden Glied mit einem seitlich von diesem abstehenden Arm, einem sich in Längsrichtung über den Arm erstreckenden rohrförmigen Griff, Mitteln zur schwenkbaren Verbindung dee einen Endes des Arms mit dem rohrförmigen Griff, wobei sich der Arm und der Griff beim Anlegen einer Drehmomentbelastung auf ein Werkstück mittels des an diesem angreifenden Glieds relativ zueinander zu verschwenken trachten, einem dem anderen Ende des Arms gegenüberliegend im Griff vorgesehenen, in diesem längsbeweglich angeordneten Kolben, einer an dem neben dem anderen Ende des Arms befindlichen Ende des Kolbens vorgesehenen Kurven- bzw. Abwälzrolle und einer zwischen dem Griff und dem Kolben wirksamen Druckfeder, die den Kolben in Richtung auf den Arm in eine Stellung drängt, in welcher die gekrümmte Fläche der Rolle das andere Ende des Arms berührt und diesen sowie das am Werkstück angreifende Glied auslösbar an einer Drehung in der einen Richtung gegenüber dem Griff hindert, wobei ein angelegtes Drehmoment, welches den Arm und das am Werkstück angreifende Glied relativ zum Griff in der einen Richtung zu verdrehen trachtet, eine auf den Kolben einwirkende, längsgerichtete Abrollkraft erzeugt, welche den Kolben gegen die Wirkung der feder zurückzubewegen und dabei den Arm und das am Werkstück angreifende Glied zwecks Drehung in der einen Richtung relativ zum Griff freizugeben trachtet, und wobei der Kolben durch diese Ab-

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rollwirkung seitlich gegen die eine Seite des Griffs verdruckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben zwischen der Kurven- bzw. Abwälarolle und der einen Seite dee Griffe eine mit einer der Rolle gegenüberliegenden öffnung versehene Wand aufweist und daß in der Öffnung eine mit ihrem Umfang an der Abwälzrolle sowie an der Innenfläche des Griffs anliegende Lagerrolle angeordnet ist, so daß der durch den Arm auf die Abwälzrolle ausgeübte seitliche Schub bzw. Druck duroh die beiden Rollen unmittelbar auf den Griff übertragen wird, wobei die Rollen miteinander zusammenwirken, um den Kolben zwecke Ermöglichung einer freien Längsbewegang im Griff abzustützen.
2. DrehmomentechlÜBsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Kolbenwand vorgesehene Öffnung durch zwei in Umfangsriohtung des Kolbens voneinander entfernte Bohrungen gebildet ist, und daß die Lagerrolle aus zwei jeweils in einer Bohrung angeordneten Lagerkugeln besteht.

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