DE20100403U1 - Torque indicator - Google Patents
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Description
Chih-Ching HsiehChih-Ching Hsieh
No. 64, Lane 107, Liang Tsun Rd.No. 64, Lane 107, Liang Tsun Rd.
Fong Yuan City, Taichung HsienFong Yuan City, Taichung Hsien
TaiwanTaiwan
13654 Kö-bs
10. Januar 200113654 Kö-bs
10 January 2001
DREHMOMENTANZEIGEVORRICHTUNGTORQUE INDICATOR
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung für den Drehmomentwert insbesondere bei Schraubenschlüsseln und vergleichbaren Werkzeugen.The present invention relates to a display device for the torque value, in particular for wrenches and similar tools.
Für den Einsatz bei Reparatur- und Wartungsarbeiten an Kraftfahrzeugen ist eine Vielzahl von Schlüsseln offenbart worden. Bei Gebrauch eines Schlüssels muß die aufgebrachte Kraft innerhalb eines kritischen Bereichs kontrolliert werden, um zu verhindern, daß es zu einem Unfall oder einer Beschädigung des Schlüssels oder von Teilen des Kraftfahrzeuges kommt. Es gibt Schlüssel mit einem elektronischen Drehmomentwert-Anzeigemittel (siehe Fig. 10) oder einem Drehmomentwert-Anzeigemittel mit lichtempfindlichem Widerstand (siehe Fig. 11). Diese Drehmomentwert-Anzeigemittel sind gewöhnlich schwer und nehmen viel Raum im Schlüssel ein. Es ist auch ein mechanisches Drehmomentwert-Anzeigemittel bekannt, bei dem eine Federeinrichtung dazu verwendet wird, daß sie auf das Drehmoment reagiert. Dieses mechanische Drehmomentwert-Anzeigemittel ist jedoch weniger genau und das Federmittel verschleißt bei Gebrauch rasch.A variety of wrenches have been disclosed for use in repair and maintenance work on motor vehicles. When using a wrench, the force applied must be controlled within a critical range to prevent an accident or damage to the wrench or parts of the motor vehicle. Wrenches are available with an electronic torque value indicator (see Fig. 10) or a torque value indicator with a photosensitive resistor (see Fig. 11). These torque value indicators are usually heavy and take up a lot of space in the wrench. A mechanical torque value indicator is also known which uses a spring device to react to the torque. However, this mechanical torque value indicator is less accurate and the spring means wears out quickly with use.
Die Erfindung wurde hinsichtlich des Obigen ausgeführt und ihr lag die Aufgabe zugrunde, ein Drehmomentwert-Anzeigemittel für Schlüssel zu schaffen, bei dem der Drehmomentwert des Schlüssels während dessen Betätigung angezeigt wird.The invention has been carried out in view of the above and its object was to provide a torque value display means for wrenches in which the torque value of the wrench is displayed during its operation.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Drehmomentwert-Anzeigemittel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Drehmomentwert-Anzeigemittels sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved according to the invention in a torque value display means having the features of claim 1. Further developments of the torque value display means according to the invention are the subject of the subclaims.
Ein Drehmomentwert-Anzeigemittel gemäß der Erfindung umfaßt somit eine Spannungs- bzw. Zugmesseinrichtung, die bei Betätigung des Schlüssels eine Änderung des Widerstandes anzeigt, eine Wheatstone-Brückenschaltung, die die Ausgabe der Widerstandsänderung der Spannungsmeßeinrichtung in ein Spannungsausgangssignal umwandelt und einen Prozessor, der das Spannungsausgangssignal der Wheatstone-Brückenschaltung in ein binäres Signal zur weiteren Ausgabe über eine Ausgabeeinrichtung umwandelt.A torque value display means according to the invention thus comprises a tension measuring device which indicates a change in resistance when the key is operated, a Wheatstone bridge circuit which converts the output of the resistance change of the tension measuring device into a voltage output signal and a processor which converts the voltage output signal of the Wheatstone bridge circuit into a binary signal for further output via an output device.
Eine Drehmomentwert-Anzeige gemäß der Erfindung zeigt somit den Drehmomentwert eines Schlüssels basierend auf der Wirkung an, daß der Widerstand direkt proportional zur Längeneinheit und indirekt proportional zur Flächeneinheit ist, und es wird ein Material mit einem vorbestimmten Widerstandskoeffizienten für den Schlüssel verwendet, um es zu ermöglichen, daß der Schlüssel eine Widerstandsänderung an eine Wheatstone-Brückenschaltung ausgibt, wenn er zur Drehung eines Werkstücks betätigt wird. Die Wheatstone-Brückenschaltung wandelt dann die Widerstandsänderung der Ausgabe des Schlüssels in ein Spannungssignal um, das dann über einen Verstärker verstärkt und dann durch ein Prozessormittel in ein binäres Signal umgewandelt wird, um über eine Ausgabeeinrichtung ausgegeben zu werden. A torque value indicator according to the invention thus indicates the torque value of a wrench based on the effect that the resistance is directly proportional to unit length and indirectly proportional to unit area, and a material having a predetermined coefficient of resistance is used for the wrench to enable the wrench to output a resistance change to a Wheatstone bridge circuit when operated to rotate a workpiece. The Wheatstone bridge circuit then converts the resistance change of the wrench's output into a voltage signal which is then amplified by an amplifier and then converted by a processor means into a binary signal for output via an output device.
Ein Drehmomentwert-Anzeigemittel umfaßt somit eine Spannungsmeßeinrichtung, die in zwei entfernt angeordneten Enden des Schlüssels eingebaut ist und in der Lage ist, eine Widerstandsänderung bei Betätigung des Schlüssels auszugeben, wobei die Spannungsmeßeinrichtung einen vorbestimmten Widerstandskoeffizienten aufweist. In der Mitte des Schlüssels ist eine Einbauvorrichtung angebracht und mit der Spannungsmeßeinrich-A torque value display means thus comprises a voltage measuring device which is installed in two remote ends of the wrench and is capable of outputting a change in resistance when the wrench is operated, the voltage measuring device having a predetermined resistance coefficient. A mounting device is mounted in the middle of the wrench and is connected to the voltage measuring device.
tung verbunden, wobei diese Einbauvorrichtung eine Wheatstone-Brückenschaltung umfaßt, die die Widerstandsänderung der Ausgabe des Schlüssels in ein Spannungssignal umwandelt, ferner einen Verstärker, der das Spannungssignal der Wheatstone-Brückenschaltung verstärkt, und ein Prozessormittel, das das verstärkte Spannungssignal des Verstärkers in ein binäres Signal umwandelt, und ein Ausgabemittel, das das binäre Signal des Prozessormittels ausgibt, wobei das Ausgabemittel eine optische Farbanzeige und ein akustisches Anzeigemittel, beispielsweise einen Summer, umfaßt.device, said installation device comprising a Wheatstone bridge circuit which converts the resistance change of the output of the key into a voltage signal, an amplifier which amplifies the voltage signal of the Wheatstone bridge circuit, and a processor means which converts the amplified voltage signal of the amplifier into a binary signal, and an output means which outputs the binary signal of the processor means, the output means comprising an optical color display and an acoustic display means, for example a buzzer.
Zusammengefaßt, umfaßt somit ein Drehmomentwert-Anzeigemittel gemäß der Erfindung eine Spannungsmeßeinrichtung, die in zwei entfernt befindliche Enden eines Schlüssels eingebaut ist und in der Lage ist, eine Widerstandsänderung bei Betätigung des Schlüssels anzuzeigen, und eine Einbauvorrichtung, die mit der Spannungsmeßeinrichtung in der Mitte verbunden ist, wobei die Einbauvorrichtung eine Wheatstone-Brückenschaltung enthält, die die Widerstandsänderung der Ausgabe des Schlüssels in ein Spannungssignal umwandelt, einen Verstärker, der das Spannungssignal der Wheatstone-Brückenschaltung verstärkt, und ein Prozessormittel, das das verstärkte Spannungssignal des Verstärkers in ein binäres Signal umwandelt, sowie ein Ausgabemittel für die Ausgabe des binären Signals aus dem Prozessormittel. In summary, a torque value display means according to the invention comprises a voltage measuring device installed in two distal ends of a wrench and capable of displaying a resistance change upon operation of the wrench, and a mounting device connected to the voltage measuring device at the center, the mounting device including a Wheatstone bridge circuit which converts the resistance change of the output of the wrench into a voltage signal, an amplifier which amplifies the voltage signal of the Wheatstone bridge circuit, and a processor means which converts the amplified voltage signal of the amplifier into a binary signal, and an output means for outputting the binary signal from the processor means.
Die Erfindung wird im folgenden weiter anhand von. Ausführungsbeispielen und der Zeichung beschrieben, wobei diese Darstellung lediglich zu Veranschaulichungszwecken dient und die Erfindung nicht auf die bei dieser Darstellung konkret beschriebenen Merkmalskombinationen einschränken soll. In der Zeichnung zeigen:The invention is described further below with reference to embodiments and the drawing, whereby this representation serves only for illustrative purposes and is not intended to limit the invention to the combinations of features specifically described in this representation. In the drawing:
Fig. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Systems;Fig. 1 is a block diagram of the system according to the invention;
Fig. 2 eine schematische Darstellung, die die Reaktion des Materials bei Aufnahme einer Last gemäß der Erfin-Fig. 2 is a schematic diagram showing the reaction of the material when receiving a load according to the invention.
4
dung analysiert;4
cation analyzed;
Fig. 3 eine Ansicht eines Schlüssels mit doppelseitiger Drehmomentwert-Anzeigeeinrichtung, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist;Fig. 3 is a view of a wrench with a double-sided torque value indicator constructed in accordance with the invention;
Fig. 4 eine Schnittansicht eines Schlüssels mit einem Drehmomentwert-Anzeigemittel, das gemäß der Erfindung aufgebaut ist;Fig. 4 is a sectional view of a wrench with a torque value indicating means constructed in accordance with the invention;
Fig. 5 eine auseinandergezogene Ansicht eines Teils des Schlüssels von Fig. 4;Fig. 5 is an exploded view of a portion of the key of Fig. 4;
Fig. 6 einen gemäß der Erfindung aufgebauten Ratschenschlüssel; Fig. 6 shows a ratchet wrench constructed according to the invention;
Fig. 7 einen gemäß der Erfindung aufgebauten Steckschlüssel; Fig. 7 shows a socket wrench constructed according to the invention;
Fig. 8 einen weiteren gemäß der Erfindung aufgebauten Steckschlüssel;Fig. 8 shows another socket wrench constructed according to the invention;
Fig. 9 einen Schraubenschlüssel mit einem Drehmomentwert-Anzeigemittel gemäß der vorliegenden Erfindung;Fig. 9 shows a wrench with a torque value display means according to the present invention;
Fig. 10 einen Schlüssel'mit einem elektronischen Drehmomentwert -Anzeigemittel gemäß dem Stand der Technik;Fig. 10 shows a wrench with an electronic torque value display means according to the prior art;
Fig. 11 einen Schlüssel mit einem Drehmomentwert-Anzeigemittel mit lichtempfindlichem Widerstand gemäß dem Stand der Technik;Fig. 11 shows a wrench with a torque value display means with a photosensitive resistor according to the prior art;
Fig. 12 eine Querschnittsansicht des in Fig. 4 gezeigten Schlüssels; undFig. 12 is a cross-sectional view of the key shown in Fig. 4; and
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht eines Schlüssels mit einem Drehmomentwert-Anzeigemittel gemäß der vorlie-Fig. 13 is a perspective view of a wrench with a torque value display means according to the present
genden Erfindung.invention.
Es wird zunächst auf Fig. 2 Bezug genommen. In der grafischen Darstellung stellt S die Bodenlänge, 12 die Längeneinheit der Last und C den Ort der Last dar. Nach Aufnahme einer Last ist S > 52, und es wird eine Biegung erzeugt, wodurch eine Deformation der Spannungsmeßeinrichtung bewirkt wird. Die Größe der Deformation wird über eine Wheatstone-Brückenschaltung verarbeitet, so daß diese ein Ausgangssignal liefert. Wenn ein kreisförmiger Gegenstand, beispielsweise ein Steckschlüsselteil um einen Winkel &thgr; gedreht wird, wird ein Drehmoment T erzeugt, was dazu führt, daß die Wheatstone-Brückenschaltung ihre Spannungsausgabe ändert. R = &rgr; &khgr; l/A, wobei R der Widerstand, &rgr; der Widerstandskoeffizient, 1 die Länge und A die Flächeneinheit ist. Daher ist der Widerstand direkt zur Längeneinheit proportional, aber zur Flächeneinheit indirekt proportional. Durch die Wirkung einer Wheatstone-Brückenschaltung erzeugt die Widerstandsänderung eine Spannungsausgabe, die über einen Verstärker verstärkt wird und dann wird das verstärkte analoge Signal durch ein Prozessormittel mit einem Analog/Digitalumsetzer in ein binäres Signal umgewandelt und das so erhaltene binäre Signal wird dann über eine Ausgabeeinrichtung angezeigt (siehe Fig. 1).Referring first to Fig. 2, in the graph, S represents the floor length, 12 the unit length of the load and C the location of the load. After a load is applied, S > 52 and a bend is generated, causing a deformation of the stress measuring device. The amount of deformation is processed through a Wheatstone bridge circuit so that it provides an output signal. When a circular object, such as a socket wrench part, is rotated through an angle θ, a torque T is generated, causing the Wheatstone bridge circuit to change its voltage output. R = ρ × l/A, where R is the resistance, ρ is the resistance coefficient, 1 is the length and A is the unit area. Therefore, the resistance is directly proportional to the unit length but indirectly proportional to the unit area. By the action of a Wheatstone bridge circuit, the resistance change produces a voltage output which is amplified by an amplifier and then the amplified analog signal is converted into a binary signal by a processor means with an analog/digital converter and the binary signal thus obtained is then displayed via an output device (see Fig. 1).
Fig. 1 zeigt auch die Verwendung eines Wechselstromadapters zur Versorgung der Wheatstone-Brückenschaltung und nachgeordneten Schaltungselemente, ferner auch eine Registriereinrichtung zur Speicherung der verstärkten Analogsignale. Ferner ist auch gezeigt, daß die Ausgabe eine analoge Ausgabe sein kann.Fig. 1 also shows the use of an AC adapter to power the Wheatstone bridge circuit and downstream circuit elements, and also a recording device for storing the amplified analog signals. It is also shown that the output can be an analog output.
Es wird nun auf Fig. 4, 12 und 13 Bezug genommen. Ein Schlüssel 1 umfaßt eine Spannungsmeßeinrichtung 2, die an zwei distalen, das heißt entfernt befindlichen Enden angeordnet ist, und eine Einbauvorrichtung 3, die mit der Spannungsmeßeinrichtung 2 im Mittelpunkt verbunden ist. Die Spannungsmeßeinrichtung 2 hat einen vorbestimmten Widerstand. Die Einbauvorrichtung 3 hat ein farbiges optisches Anzeigemittel und eine Sum-Referring now to Figs. 4, 12 and 13, a key 1 comprises a voltage measuring device 2 arranged at two distal ends and a mounting device 3 connected to the voltage measuring device 2 at the center. The voltage measuring device 2 has a predetermined resistance. The mounting device 3 has a colored optical display means and a summing
mereinrichtung für eine optische bzw. akustische Signalausgabe. device for optical or acoustic signal output.
Fig. 6 bis 9 zeigen zahlreiche unterschiedliche Konzeptionen von Schlüsseln, bei denen das Drehmoment gemäß der Erfindung angezeigt wird. Fig. 3 bis 5 zeigen einen Schlüssel mit Drehmomentanzeige und einem doppelseitigen Drehmoment-Anzeigemittel gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 6 to 9 show numerous different concepts of wrenches in which the torque is indicated according to the invention. Fig. 3 to 5 show a wrench with torque indication and a double-sided torque indicating means according to the present invention.
Selbstverständlich dienen die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele lediglich zu Veranschaulichungszwecken und sollen die Erfindung nicht auf diese konkreten Darstellungen beschränken.Of course, the embodiments shown in the drawings are for illustrative purposes only and are not intended to limit the invention to these specific representations.
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