DE19951606C1 - Drehwerkzeug - Google Patents

Abstract

Ein Drehwerkzeug mit einem Hebel (1), in dem ein eine Verzahnung (4) tragendes Ratschenrad (2) gelagert ist und der ein in die Verzahnung (4) des Ratschenrades (2) eingreifendes Rastelement (3) aufweist, das in der einen Drehrichtung des Ratschenrades (2) über dessen Verzahnung (4) hinweggleitet und in der anderen Drehrichtung blockierend in diese eingreift, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (3) drehbar und in Richtung des Ratschenrades (2) verschieblich gelagert und an einer im wesentlichen parallel zu dem Rastelement (3) in Richtung des Ratschenrades (2) verschieblichen Druckplatte (7) abgestützt ist, die auf ihrer dem Rastelement (3) zugewandten Seite eine konvex oder konkav gekrümmte Fläche (6) aufweist, welche an einer in dem Rastelement (2) im wesentlichen komplementär zu dieser ausgebildeten konkaven bzw. konvexen Fläche (5) anliegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehwerkzeug nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Ein solches Drehwerkzeug geht beispielsweise aus der DE 36 20 753 A1 hervor.

Aus der EP 0 035 165 B1 geht ferner ein Drehwerkzeug hervor, bei dem vorgesehen ist, dass das Rastelement durch eine in einem Kanal eines Drehkopfes bewegbare Druckstange über ein erstes Gelenk abgestützt ist, und dass die Druckstange über ein zweites Gelenk an der rückwärtigen Stirnwand des Kanales abgestützt ist und zusammen mit dem Rastelement ein Kniehebelgestänge bildet. Diese aufwendige Kon­ struktion ist notwendig, weil bei diesen Drehwerkzeugen eine einfache 30°-Verzahnung vorgesehen ist.

Ratschensysteme mit einfachen 30°-Verzahnungen sind nämlich zwar relativ günstig herzustellen, weisen je­ doch den Nachteil auf, dass die Rastelemente bei sehr hohen Drehmomenten von der Verzahnung des Ratschenrades abheben und es hierdurch zu einem sehr schnellen Aus­ fall des Drehwerkzeugs kommt.

Dem soll durch das Kniehebelgestänge entgegengewirkt werden.

Solche Drehwerkzeuge werden insbesondere bei hydrauli­ schen Kraftschraubern eingesetzt, welche sehr große Drehmomente erzeugen, die über Ratschen- oder Klinken­ systeme auf eine zu lösende oder anzuziehende Schraube übertragen werden. Hydraulikzylinder erzeugen dabei ei­ ne sehr große Druckkraft, die über eine Kolbenstange auf einen Antriebshebel des Kraftschraubers wirkt.

Klinkensysteme arbeiten mit fest vorgegebenen Drehwin­ keln von beispielsweise 10°, 20° oder 30° pro Zylinder­ hub. Dies erfordert eine Rücksperrklinke, die sicher­ stellt, dass die Antriebsklinke nach dem Rückhub je­ weils wieder einrasten kann. Problematisch dabei ist einerseits eine Schwächung des Antriebshebels sowie ein Festklemmen des Schraubers an den Schraubverbindungen, was zum einen einen Zeitverlust beim Anziehen oder Lö­ sen von Schrauben, von welchen mit einem derartigen Drehwerkzeug meistens eine große Zahl angezogen oder gelöst wird, zum anderen eine nicht unerhebliche Un­ fallgefahr nach sich zieht.

Aus der DE 40 34 148 A1 geht desweiteren ein fluidbetä­ tigter flacher Drehmomentschlüssel hervor, der ein An­ triebsystem aus einer Zahnstange und einem Zahnsegment aufweist, um einen konstanten Ausgangshebelarm zu er­ halten. Das Zahnsegment bildet einen Teil des Ausgangs­ hebels des Drehmomentschlüssel. Der Drehmomentschlüssel kann mit verschiedenen Antriebsköpfen und/oder ver­ schiedenen Rückwirkungselementen verwendet werden. Die­ ser Drehmomentschlüssel weist einen Antriebsmechanismus auf, bei dem sowohl der wirksame Hebelarm, als auch der Angriffspunkt, der Winkel und die Richtung der auf den Hebelarm wirkenden Kraft über den gesamten Antriebshub des Drehmomentschlüssels konstant bleiben. Hierdurch wird eine erhöhte Genauigkeit des Festziehvorganges des Drehmomentschlüssel erreicht.

Die Erfindung soll das Problem lösen, ein Drehwerkzeug der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass mit möglichst geringem Herstellungs- und Montageaufwand bei hohen von dem Drehwerkzeug zu übertragenden Drehmomen­ ten ein präziser Eingriff des Rastelements in das aus­ senverzahnte Ratschenrad möglich ist.

Dieses Problem wird bei einem Drehwerkzeug der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Hierdurch wird erreicht, dass sich das Rastelement dann, wenn eine Kraft über die Druckplatte auf es aus­ geübt wird, sowohl zu dem Ratschenrad hin als auch von diesem weg bewegen kann und gleichzeitig eine Anpassung auf die Verzahnung des Ratschenrades dadurch stattfin­ det, dass das Rastelement unter Krafteinwirkung durch die Möglichkeit einer geringfügigen Verschiebung und Drehung die optimale Position in bezug auf die Verzah­ nung einnimmt. Dies geschieht auch dann noch, wenn gro­ ße Torsionskräfte am Gehäuse des Drehwerkzeugs eine zu­ nehmend einseitige Punktbelastung der Verzahnung erzeu­ gen.

Dabei hat sich aufgrund umfänglicher empirischer Versu­ che eine ellipsen- oder ellipsoidförmige Ausbildung der ge­ krümmten Fläche als besonders vorteilhaft erwiesen.

Besonders vorteilhaft ist ferner, dass hierdurch auf eine hochgenaue zentrische Lagerung des Ratschenrades verzichtet werden kann. Es entsteht auch ohne eine hochpräzise zentrische Lagerung des Ratschenrades auf­ grund der ausgleichenden Wirkung der Druckplatte ein ideales Verhältnis zwischen der Verzahnung des Rat­ schenrades und der Verzahnung des Rastelements.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Rastelement in einem Führungskanal entgegen der Rückstellkraft eines Rückstellmittels gleitver­ schieblich geführt ist. Hierdurch wird einerseits eine optimale Verschiebung hin zu dem Ratschenrad ermög­ licht, andererseits durch das Rückstellmittel sicherge­ stellt, dass das Rastelement an der Verzahnung anliegt.

Die Druckplatte weist vorteilhafterweise auf ihrer der konvex oder konkav gekrümmten Fläche abgewandten Seite eine plane Fläche auf, welche an einer Wand des Füh­ rungskanals gleitverschieblich geführt ist. Diese Aus­ bildung ermöglicht eine optimale Anpassung des Rastele­ ments an die Verzahnung des Ratschenrads.

Die Aussenverzahnung des Ratschenrades ist vorteilhaf­ terweise eine Sägeverzahnung, die fein verzahnt ist, um einen optimalen, das heisst nicht zu großen Nachfass­ winkel beim Rückhub des Drehwerkzeugs zu ermöglichen. Durch die, Druckplatte und die an ihm ausgebildete kon­ vex oder konkav gekrümmte Fläche, die mit der an dem Rastelement im wesentlichen komplementär konkav bzw. konvex ausgebildeten Fläche zusammenwirkt und durch das praktisch nach allen Seiten beweglich gelagerte Raste­ lement wird auch bei einer solchen Sägeverzahnung ein optimaler Eingriff des Rastelements in die Aussenver­ zahnung des Ratschenrades erreicht, wobei eine exakte zentrische Lagerung des Ratschenrades nicht erforder­ lich ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten sind Gegenstand der nach­ folgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Dar­ stellung eines Ausführungsbeispiels.

In der Zeichnung ist ein von der Erfindung Gebrauch ma­ chendes Drehwerkzeug, das Teil eines hydraulischen Kraftschraubers ist, teilweise geschnitten dargestellt.

Ein in der Figur dargestelltes Drehwerkzeug ist durch einen Hydraulikzylinder, der entlang einer mit dem Dop­ pelpfeil 110 gekennzeichneten Richtung ein- bzw. aus­ fährt, über einen Hebel 1 betätigbar.

In dem Hebel 1 ist ein Kanal 20 vorgesehen, in dem ein Rastelement 3 entgegen der Rückstellkraft eines Rück­ stellmittels in Form einer Rückstellfeder 10 gleitver­ schieblich geführt ist.

Der Kanal 20 schließt mit einem Eingriffsabschnitt 12 einer als Sägezahnverzahnung 4 gebildeten Aussenverzah­ nung eines Ratschenrades 2 einen Winkel von etwa 60° ein. Das Rastelement 3 weist auf seiner dem Ratschenrad 2 zugewandten Seite eine auf die Sägezahnverzahnung 4 des Ratschenrades 2 angepasste Verzahnung 13 auf. In dem Kanal 20 ist ferner eine Druckplatte 7 angeordnet, wobei die Druckplatte 7, wie in der Figur dargestellt, an der einen Wand des Kanals 20 mit einer planen Fläche an einer an dem Hebel 1 ausgebildeten und eine Wand des Kanals 20 bildenden Druckfläche 8 gleitverschieblich geführt ist. Das Rastelement 3 ist an der anderen, die­ ser gegenüberliegenden Wand 3 ebenfalls mit einer pla­ nen Fläche an einer an dem Hebel 1 ausgebildeten und eine Wand des Kanals 20 bildenden Druckfläche 33 gleit­ verschieblich geführt.

Die Druckplatte 7 weist auf ihrer dem Rastelement 3 zu­ gewandten Seite eine konvex gekrümmte Druckfläche 6 von insbesondere ellipsoid- oder im Schnitt ellipsenförmi­ ger Gestalt auf, welche an einer, an dem Rastelement 3 angeordneten und im wesentlichen komplementär zu ihr ausgebildeten konkaven Druckfläche 5 anliegt. Hierdurch wird erreicht, dass sich das Rastelement 3 durch Glei­ ten entlang der Druckfläche 8 zum aussenverzahnten Rat­ schenrad 2 hin oder von diesem wegbewegen kann und gleichzeitig durch die konvexe Druckfläche 6 eine opti­ male Anpassung der Lage des Rastelements 3 und dadurch ein optimaler Eingriff der Verzahnung 13 des Rastele­ ments 3 in die Sägezahnverzahnung 4 des Ratschenrades 2 erfolgt.

Dies geschieht auch dann, wenn große Torsionskräfte an dem Drehwerkzeug und am Hebel 1 eine zunehmend einsei­ tige Punktbelastung in der Aussenverzahnung 4 des Rat­ schenrads und in der Verzahnung 13 erzeugen. Auch in einer solchen Situation wirkt die Druckplatte 7 zwi­ schen dem Rastelement 3 und der in dem Kanal 20 ausge­ bildeten Druckfläche 8 des Hebels 1 ausgleichend, so dass ein paralleler Eingriff der Verzahnung 13 des Ra­ stelements 3 in die Aussenverzahnung 4 des Ratschenra­ des 2 erhalten bleibt.

Ein weiterer Vorteil hierbei ist, dass auf eine hochge­ naue zentrische Lagerung des Ratschenrades 2 verzichtet werden kann, vielmehr wird das Ratschenrad 2 lediglich in einer Bohrung 11 in dem Hebel 1 gehalten. Auch ohne eine hochpräzise zentrische Lagerung des Ratschenrades 2 stellt sich durch die ausgleichende Wirkung der Druckplatte 7 ein ideales Verhältnis zwischen der Au­ ssenverzahnung 4 des Ratschenrades 2 und der Verzahnung 13 des Rastelements 3 ein.

Das obenbeschriebene Drehwerkzeug weist den großen Vor­ teil einer feinverzahnten Sägeverzahnung auf, die auf einfache und daher auch preiswerte Weise gefertigt wer­ den kann, ohne dass die Langlebigkeit eines solchen Ratschensytems beeinträchtigt wird. Durch die Druck­ platte 7 mit ihrer konvex gewölbten Druckfläche 6, die an der konkav gewölbten Druckfläche 5 des Rastelements 3 anliegt, ist sichergestellt, dass die Kraftübertra­ gung auch bei extrem hohen Drehmomenten immer über par­ allel zueinander stehende Verzahnungsteile stattfindet, wodurch eine große Haltbarkeit eines mit einem derarti­ gen Ratschensystem versehenen Drehwerkzeugs mit sehr fein verzahnter Sägeverzahnung gewährleistet ist.

Vorstehend wurde ein Drehwerkzeug mit einem Ratschensy­ stem erläutert, bei dem die verschiebliche Druckplatte 7 auf ihrer dem Rastelement 3 zugewandten Seite eine ellipsen- oder ellipsoidförmig gekrümmte Fläche 6 aufweist, welche an einer in dem Rastelement 2 im wesentlichen komplementär zu die­ ser ausgebildeten konkaven Fläche 5 anliegt. Es ver­ steht sich, dass auch die umgekehrte Anordnung denkbar ist, bei der die verschiebliche Druckplatte 7 eine auf ihrer dem Rastelement 3 zugewandten Seite konkav gekrümmte Fläche aufweist, welche in einer in dem Rastelement 2 im wesentlichen komplementär zu dieser ausgebildeten ellipsen- oder ellipsoidförmigen Fläche anliegt. Auch bei dieser Anordnung wer­ den die oben beschriebenen Vorteile realisiert.

Claims (5)

1. Drehwerkzeug mit einem Hebel (1), in dem ein eine Verzahnung (4) tragendes Ratschenrad (2) gelagert ist und der ein in die Verzahnung (4) des Rat­ schenrades (2) eingreifendes Rastelement (3) auf­ weist, das in der einen Drehrichtung des Ratschen­ rades (2) über dessen Verzahnung (4) hinweggleitet und in der anderen Drehrichtung blockierend in diese eingreift, wobei das Rastelement (3) drehbar und in Richtung des Ratschenrades (2) verschieb­ lich gelagert und an einer im wesentlichen paral­ lel zu dem Rastelement (3) in Richtung des Rat­ schenrades (2) verschieblichen Druckplatte (7) ab­ gestützt ist, die auf ihrer dem Rastelement (3) zugewandten Seite eine konvex oder konkav gekrümm­ te Fläche (6) aufweist, welche an einer in dem Ra­ stelement (2) im wesentlichen komplementär zu die­ ser ausgebildeten konkaven bzw. konvexen Fläche (5) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die ge­ krümmte Fläche (6) der Druckplatte (7) ellipsen- oder ellipsoidförmig gekrümmt ist.

2. Drehwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass das Rastelement (3) in einem in dem He­ bel (1) ausgebildeten Führungskanal (20) entgegen der Rückstellkraft eines Rückstellmittels (10) gleitverschieblich geführt ist.

3. Drehwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Druckplatte (7) auf ihrer der konvex oder konkav gekrümmten Fläche (6) abge­ wandten Seite eine plane Fläche aufweist, welche an einer an einer Wand des Führungskanals (20) ausgebildeten Druckfläche (8) gleitverschieblich geführt ist.

4. Drehwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, dass das Ratschenrad (2) und das Rastelement (3) jeweils eine sägezahnförmige Verzahnung (4; 13) aufweisen.

5. Drehwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, dass die Gleitflächen des Rastelements (3) und der Druckplatte (7) um einen Winkel von etwa 60° zu einem Eingriffsabschnitt (12) der Sägeverzahnung (4; 13) sowohl des Rat­ schenrades (2) als auch des Rastelements (3) ge­ neigt sind.