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Die Erfindung betrifft einen Steckschlüssel für das Einschrauben von Gewindeelementen mit prismatischen Kopfformen, insbesondere Ventilbaugruppen oder Radbolzen, in oberflächenempfindliche Teile, insbesondere Leichtmetall-Radfelgen mit zylindrischen Vertiefungen gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
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Steckschlüssel als Werkzeuge zum Einschrauben von Gewindebolzen sind in vielfältigen Ausgestaltungen bekannt. Sie können als einteilige Rohre mit eckigem Innenquerschnitt und mit einem radialen Handgriff ausgebildet sein oder einen auswechselbaren Schlüsselkopf (Nuss) zur Aufnahme des einzuschraubenden prismatischen Bolzenkopfes aufweisen. Die Nuss ist üblicherweise mit einer genormten Vierkant-Schiebekupplung drehfest an einem Schaft angeordnet, der seinerseits ebenfalls über eine Vierkant-Schiebekupplung mit einem Handgriff oder einem Drehantrieb koppelbar ist. Es sind auch Ausführungsformen mit fest an der Nuss angeordnetem Schaft und/oder fest am Schaft angeordnetem Handgriff bekannt. In der Regel sind Steckschlüssel aus einem hochfesten Chrom-Vanadium-Stahl gefertigt.
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Ein häufiger Anwendungsfall für Steckschlüssel ist die Befestigung von KFZ-Rädern. In den Radfelgen sind mehrere zylindrische oder konische Vertiefungen für die Aufnahme der Radbolzen vorhanden, die mit entsprechenden Gewindebohrungen in den Radnaben korrespondieren. Hinzu kommt die Anwendung von Steckschlüsseln bei der Montage von Ventileinsätzen, wobei im Felgeninneren befindliche elektronische Funktionselemente über eine Verschraubung mit dem Ventil im Ventileinsatz der Felge befestigt werden. Hier besteht regelmäßiger Bedarf an besonders schmalen und langen Schraubwerkzeugen.
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Aufgrund der geringen Ventildurchmesser und der Fließbandarbeit können bereits beim Ansetzen des manuell geführten Schraubers mit der Innensechskantnuss Beschädigungen auf der Felgenoberfläche auftreten. Weitere Beschädigungsrisiken bestehen während des Verschraubungsvorganges und final beim Festzug des Gewindeelements am unteren Teil des Ventileinsatzes der Felge. Auch beim Einschrauben der Radbolzen in die Nabe ist besondere Vorsicht geboten, wenn es sich um Leichtmetallfelgen handelt, die kratzempfindlich sind. Es kann dann vorkommen, dass beim schiefen Ansetzen des Steckschlüssels oder bei seitlichem Abrutschen das harte Material des Steckschlüssels die optisch hochwertige Oberfläche der Felgen durch Kerben oder Kratzer beschädigt. In beiden Fällen werden nicht nur Privatanwender mit Wertminderung durch Beschädigungen konfrontiert, sondern auch Zulieferfirmen der Automobilbranche, welche bei Beschädigungen an den zugelieferten Baugruppen entsprechende Wertminderungskosten tragen müssen.
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Um derartige Beschädigungen zu vermeiden, werden seit einigen Jahren Steckschlüssel mit Kunststoff-Ummantelung für die Radbolzenmontage angeboten. Diese lösen das Kratzerproblem jedoch nicht vollständig, denn beim Eindringen von Schmutzpartikeln in den Zwischenraum zwischen Kunststoffmantel und Felgenvertiefung oder bei verschmutzten Felgen bewirken die Schmutzpartikel infolge der Drehung des Steckschlüssels dennoch Kratzer in der Felgenoberfläche. Zudem sind diese lediglich für die Verschraubung von Radbolzen geeignet.
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Diesen Nachteil versucht man durch Steckschlüssel mit drehbeweglichen Kunststoffhülsen zu beseitigen. Der Grundgedanke besteht darin, dass eine Relativbewegung zwischen Steckschlüssel/Kunststoffhülse und Felge beim Einschrauben des Radbolzens oder Ventilelements gestoppt wird, sobald es zu einem Kontakt der Kunststoffhülse mit der umgebenden Felgenoberfläche kommt.
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Die Drehbeweglichkeit wird bisher dadurch geschaffen, dass auf einer zylindrischen Nuss eine Umfangsnut eingebracht wird und die Kunststoffhülse mit einer entsprechenden Erhebung auf dem Innenumfang in diese Nut einrastet und somit axial geführt ist.
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Diese Art der Lagerung hat mehrere Nachteile. Das unvermeidbare Eindringen von Schmutz in die Gleitrille führt zur erheblichen Reduzierung der Drehbeweglichkeit. Der Verschleiß an der Kunststoffhülse im Bereich der Gleitrille ist hoch und erfordert einen häufigen Austausch der Hülse. Die bisher bekannten Schutzhülsen sind außerdem nur für Langnüsse entwickelt worden und lassen einen oberen Teil der Steckschlüsselnuss unbedeckt, d. h. sollten die Vertiefungen für die Gewindebolzen oder andere Felgenelemente in ihrer Tiefe die Länge der Nuss überschreiten, können die freiliegenden metallischen Teile der Langnuss dennoch Oberflächenbeschädigungen verursachen.
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Der vorgeschlagenen Lösung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Lösung für die Drehbeweglichkeit einer Schutzhülse auf Steckschlüsseln bereit zu stellen, die die beschriebenen Nachteile überwindet und an unterschiedliche Steckschlüssel-Bauweisen und räumliche Bedingungen an den Einschraubstellen anpassbar ist. Des Weiteren soll besonders für Ventilelement-Montagen eine wesentliche Reduzierung des Außendurchmessers von Steckschlüsseln mit Schutzhülse realisierbar sein.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Steckschlüssel mit den Merkmalen des ersten Anspruchs gelöst.
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Zweckmäßige Weiterbildungen des Steckschlüssels sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Aufgabe wird mit dem vorgeschlagenen Steckschlüssel dadurch gelöst, dass die Hülse länger als die Steckschlüsselnuss ausgebildet ist und auch einen Teil des Schaftes konzentrisch umschließt, wobei die Länge der Hülse mindestens der Länge der Vertiefung an der Einschraubstelle entspricht, die Hülse mit mindestens einem Wälzlager auf dem Schaft des Steckschlüssels gelagert ist und auf dem Schaft und vor einem Kupplungsstück für einen Drehantrieb ein Distanzelement näherungsweise mit dem Außendurchmesser der Hülse lösbar angeordnet ist, das einen Anschlag für das Wälzlager und die Hülse bildet.
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Durch den Einsatz von Wälzlagern wird die Drehbeweglichkeit der Hülse gegenüber der bekannten Gleitführung deutlich verbessert und bei Verwendung gekapselter Wälzlager dauerhaft auch unter widrigen Umgebungsbedingungen gesichert. Dadurch ist der vorgeschlagene Steckschlüssel insbesondere für die Montage von Leichtmetallfelgen und Ventilelementen in Leichtmetallfelgen optimal einsetzbar. Der Aufbau des Steckschlüssels ist dabei einfach gestaltet, wobei in vorteilhafter Weise auch die Umrüstung vorhandener Steckschlüssel möglich ist. Die Voraussetzung für die Umrüstung auf die vorgeschlagene Lösung besteht lediglich darin, dass der Steckschlüssel mit einer Nuss aus einem hochwertigen Stahl und mit einem Schaft mit geringerem Außendurchmesser als die Nuss ausgebildet ist.
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Infolge der verbesserten Drehbeweglichkeit wird von der rotierenden Steckschlüsselnuss nur noch ein minimales Drehmoment auf die Hülse während des Einschraubens des Gewindebolzens oder Ventilelements übertragen. Sobald die Hülse in Wand- oder Stirnseitenkontakt gerät, bleibt sie stehen, bevor Kratzspuren durch den Steckschlüssel oder anhaftende Schmutzteilchen entstehen können.
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Ein großer Vorteil der offenbarten Lösung ist die einfache Modifizierbarkeit zur Anpassung an herstellerbedingte unterschiedliche Bauarten von Steckschlüsseln und an unterschiedliche Einbausituationen. Die einzelnen Komponenten des Steckschlüssels sind austauschbar und in ihren Abmessungen flexibel gestaltbar. Besonders hervorzuheben ist es, dass es mit der vorgeschlagenen Gestaltung der Schutzhülse möglich ist, nicht nur die gesamte äußere metallische Oberfläche des Steckschlüssels zu überdecken, sondern auch den Gesamtdurchmesser anwendungskonform gering zu halten.
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Für die gute Handhabung des Steckschlüssels ist es wesentlich, dass die Hülse axial fest auf dem Steckschlüssel gelagert ist. Dadurch kann ein dauerhafter Überstand der Kunststoffhülse über die Nuss gewährleistet werden, der ein Zerkratzen oder Kerben der Oberfläche beim Ansetzen des Steckschlüssels verhindert.
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Zur axialen Sicherung auf dem Schaft dient ein einfaches Mittel, nämlich mindestens ein Distanzelement (Scheibe oder Hülse), das einen einseitigen axialen Anschlag für das Wälzlager und die Hülse bildet und entweder mit einem Klemmring gegen das Verschieben auf dem Schaft in Richtung Kupplungsstück gesichert ist oder die Kupplung am Kupplungsstück bildet selbst wegen des größeren Durchmessers des übergreifenden Kupplungsteiles den erforderlichen Anschlag, wobei der übergreifende Kupplungsteil mit einer radialen Sicherungsschraube oder einem Sicherungsstift mit dem Kupplungsabschnitt am Schaft verbunden wird.
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Das Wälzlager kann verschiebbar auf dem Schaft gelagert sein oder mit Distanzhülsen axial definiert positioniert werden. Das Wälzlager ist bevorzugt kraftschlüssig mit der Hülse verbunden.
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Der erfindungsgemäße Steckschlüssel zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass die Lagerung der schützenden Hülse sehr flexibel anpassbar ist. So ist durch die Anordnung von mehreren Wälzlagern auf dem Schaft die Lagerung der Hülse je nach Länge der Nuss, Wandstärke der Hülse und Abmessung der Vertiefung an der Einschraubstelle veränderbar. Die Lagerung der Hülse auf Wälzlagern kann insbesondere bei Langnüssen durch eine zusätzliche Gleitlagerung auf der Nuss ergänzt werden.
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Darüber hinaus ist es mit der vorgeschlagenen Lösung erstmals möglich, den an der vorderen Stirnseite der Hülse fortschreitenden Verschleiß beim Einschrauben der Gewindeelemente, wie Ventilbaugruppen oder Radbolzen, auszugleichen. Um ein Aufsetzen der harten Nussvorderkante auf das zu montierende Teil bei verschlissenem Überstand der Hülse zu verhindern, kann die Hülse in einfachster Weise durch zusätzliche Distanzelemente in axialer Richtung zur Vorderkante hin verschoben werden. Diese Möglichkeit der axialen Zustellbarkeit findet man bei den bekannten Steckschlüsseln nicht, so dass der Gebrauchswert des vorgeschlagenen Steckschlüssels auch in dieser Hinsicht verbessert wird.
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Die Hülse mit dem vorderen Überstand über die Nuss bildet besonders bei den kleinen Steckschlüsseldurchmessern für Ventilverschraubungen und dementsprechend geringen Durchmessern der Vertiefungen für die Ventilbaugruppe auch einen bisher nicht realisierten wirksamen Aufsatzschutz während der Positionierung des elektrischen Schraubwerkzeuges.
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Im Folgenden soll die Erfindung des Steckschlüssels für das Einschrauben von Gewindeelementen mit prismatischen Kopfformen, insbesondere Ventilbaugruppen oder Radbolzen, in oberflächenempfindliche Teile, insbesondere in Leichtmetall-Radfelgen mit zylindrischen Vertiefungen, anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:
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1: einen schematischen Längsschnitt des Steckschlüssels
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2: Steckschlüssel mit einer Lagerung für lange Hülsen
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3: Steckschlüssel mit axialer Zustellung der Hülse.
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In der 1 ist eine einfache Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckschlüssels dargestellt.
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Zur formschlüssigen spielbehafteten Aufnahme des prismatischen Bolzenkopfes oder der prismatischen Schraubflächen eines Ventileinsatzes befindet sich am Ende eines Schaftes 2 eine im Wesentlichen zylindrische Steckschlüsselnuss 1 mit beliebigen Innenkonturen für unterschiedliche Gewindeelemente und mit verschiedenen Materialeigenschaften. Dieses Element kann eine Seriennuss oder eine speziell angefertigte Nuss sein. Wegen des überwiegend engen Ringspaltes zwischen Gewindeelement und Vertiefung ist eine Nuss mit geringer Wandstärke zu bevorzugen. Bei einer hochwertigen Seriennuss aus Chrom-Vanadium-Stahl ist insbesondere bei kleinen Schlüsselweiten ein Anpassen auf einen geringeren Außendurchmesser vertretbar, um bei geringen Ringspalten den Raum für die zusätzliche Kunststoffhülse zu schaffen.
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Die Steckschlüsselnuss 1 ist an dem einen Ende des Schaftes 2 fest gelagert oder am Schaft 2 axial lösbar und drehfest gelagert, wie es bei einer aufsteckbaren und auswechselbaren Nuss der Fall ist. Der Schaft 2 weist einen geringeren Außendurchmesser als die Steckschlüsselnuss 1 auf. Durch partielles Abdrehen des Schaftes 2 wird dieser zur Aufnahme und Positionierung mindestens eines Wälzlagers 5 vorbereitet. Die durch das Abdrehen des Schaftes 2 entstandene Durchmesserabstufung bildet einen Tiefenanschlag für das Wälzlager 5. Über die Durchmessertoleranz des abgedrehten Abschnittes ist eine axial verschiebbare Lagerung des Wälzlagers 5 oder eine feste Anordnung wählbar. An dem zur Steckschlüsselnuss 1 entgegengesetzten Ende geht der Schaft 2 über in ein Kupplungsstück 3 zur form- oder kraftschlüssigen Kopplung des Steckschlüssels mit einem Drehantrieb.
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Auf dem Wälzlager 5 ist nun erfindungsgemäß eine drehbewegliche äußere Hülse 4 zur zentrischen Führung des Steckschlüssels in den Vertiefungen gelagert, wobei die Hülse 4 aus einem Material besteht, welches eine geringere Härte als das umgebende Oberflächenmaterial an den Einschraubstellen besitzt, insbesondere aus einem verschleißresistenten Kunststoff mit geringem Gleitreibungskoeffizienten, beispielsweise POM oder PTFE. Die Hülse 4 umschließt die Steckschlüsselnuss 1 konzentrisch in einem geringen Abstand, der ihr die Drehbeweglichkeit sichert. Die Länge der Hülse 4 entspricht mindestens der Länge der Vertiefung und der Außendurchmesser der Hülse 4 ist geringer als der kleinste Innendurchmesser der Vertiefung. Die Hülse 4 ist mit einem Überstand an der Steckschlüsselnuss 1 und somit länger als die Steckschlüsselnuss 1 ausgebildet und umschließt auch einen Teil des Schaftes 2 konzentrisch.
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Die Hülse 4 ist mit einem vorzugsweise staubdichten, d. h. gekapselten Wälzlager 5 auf dem Schaft 2 des Steckschlüssels gelagert, kann aber optional bei größerer Länge der Hülse 4 oder geringer Wandstärke der Hülse 4 auch auf mehreren nebeneinander oder beabstandet angeordneten Wälzlagern 5 gelagert sein, wie dies in 2 dargestellt ist. Es versteht sich von selbst, das der Außendurchmesser des/der Wälzlager(s) 5 dem Innendurchmesser der Hülse 4 entspricht.
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Zur axialen Fixierung des zweiten Wälzlagers 5 und eventuell weiterer Wälzlager 5 ist es zweckmäßig, zwischen den Wälzlagern 5 jeweils eine Distanzhülse 10 vorzusehen. Die Distanzhülse 10 kann beispielsweise aus dem Kunststoffmaterial der Hülse 4 hergestellt sein und ihr Außendurchmesser entspricht dem Innendurchmesser der Hülse 4 insoweit, dass ein weitgehend spielfreies Einschieben der Distanzhülse 10 in die Hülse 4 gewährleistet ist. Auf diese Weise wird die Hülse 4 im Bereich der Distanzhülse 10 zwischen den Wälzlagern hinsichtlich ihrer Biegesteifigkeit verstärkt.
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Wie den 1 und 2 weiter entnehmbar ist, ist ein Distanzelement 6 mit dem Außendurchmesser der Hülse 4 oder einem geringfügig kleineren Außendurchmesser auf dem Schaft 2 vor dem Kupplungsstück 3 lösbar angeordnet, das einen einseitigen axialen Anschlag für das/die Wälzlager 5 und die Hülse 4 bildet und ein Verschieben der Hülse 4 relativ zur Steckschlüsselnuss 1 verhindert. Als Distanzelemente 6 eignen sich Scheiben oder Hülsen.
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Das Kupplungsstück 3 auf der zur Steckschlüsselnuss 1 entgegengesetzten Seite stellt eine form- oder kraftschlüssige Kopplung mit einem (nicht dargestellten) Drehantrieb her.
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Im Allgemeinen werden Radmontagen mit Schlagschraubern durchgeführt, die mit dem Steckschlüssel über ein Mitnehmerprofil verbindbar sind. Dies kann in Form einer Backenfutteraufnahme oder Vierkantausführung (mit oder ohne Kugelraste) gestaltet sein. Wenn das Mitnehmerprofil größer als der Schaftdurchmesser ist, wird das Kupplungsstück 3 als ein zusätzliches Kopplungselement zwischen Mitnehmer und Steckschlüsselnuss 1 eingefügt, das vorzugsweise topf- oder hülsenartig ausgebildet, auf den Schaft 2 aufsteckbar und mit dem Schaft 2 über einen Stift oder Sicherungsschraube(n) 9 dreh- und zugfest verbindbar ist. In den Zeichnungen ist das Kupplungsstück 3 durch eine Hülse symbolisch dargestellt. Ist das Mitnehmerprofil kleiner oder gleich dem Durchmesser des Schaftes 2, wird der Einsatz eines zusätzlichen (nicht dargestellten) Klemmrings zur axialen Fixierung von Hülse 4 und Wälzlager(n) 5 notwendig.
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Es kommt nun auf den Abstand zwischen Kupplungsstück 3 und Distanzelement 6 bzw. auf die Breite des Distanzelements 6 an, ob das Kupplungsstück 3 gleichzeitig als axialer Anschlag für das Distanzelement 6 dienen kann, wie es in den Zeichnungen dargestellt ist, oder ob beispielsweise der zusätzliche Klemmring auf dem Schaft 2 diesen axialen Anschlag realisiert. Ebenso ist auch eine Baueinheit von Klemmring und Distanzelement 6 möglich.
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Zur Vermeidung von Relativbewegungen zwischen Wälzlager(n) 5 und Hülse 4 weist im einfachsten Fall der Innendurchmesser der Hülse 4 an der Position jedes Wälzlagers 5 eine geringe Untermaßtoleranz auf, so dass der Außenring des Wälzlagers 5 in der Hülse 4 kraftschlüssig gelagert, d. h. klemmbar ist.
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In dem Abschnitt 7 zwischen der Steckschlüsselnuss 1 und dem Wälzlager 5 kann die Hülse 4 zur Verbesserung ihrer Steifigkeit eine höhere Wandstärke aufweisen, indem sie nur bis auf Schaftdurchmesser zuzüglich einem Spielraum für eine berührungsfreie Rotation ausgedreht wird. Dabei ist ein bis auf den Nussaußendurchmesser ausgedrehter Freiraum vor der Steckschlüsselnuss 1 vorzusehen, um das spätere Nachstellen der Hülse 4 in Richtung auf die Steckschlüsselnuss 1 zu ermöglichen.
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Zur Verbesserung der Konzentrizität der Hülsenlagerung, bei langen Hülsen oder geringen Wandstärken der Hülse 4 kann die Hülse 4 zusätzlich im Bereich der Steckschlüsselnuss 1 mit einem Gleitlager abgestützt sein. In 2 ist die zusätzliche Gleitlagerung 8 auf der Nuss symbolisch angedeutet. Die Gleitlagerung 8 kann ein zusätzlicher Gleitring auf der Nussaußenfläche sein oder eine umlaufende Erhebung auf der Innenseite der Hülse 4, die das Spiel zwischen Hülse und Nuss verringert.
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Der Steckschlüssel ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass durch Aufschieben zusätzlicher Distanzelemente 6 auf den Schaft 2 gemäß 3 eine axiale Verschiebung der Hülse 4 um den Betrag der axialen Distanzelementeabmessung bei fortschreitendem Verschleiß der Stirnseite der Hülse 4 auf der Einschraubseite realisierbar ist. Damit wird es möglich, die Nutzungsdauer der Kunststoffhülse zu verlängern. Bekannte Steckschlüssel besitzen diese Möglichkeit der Nachstellung der axialen Position der Hülse 4 nicht.
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Es ist möglich, das Erreichen einer festlegbaren Anzahl von Distanzelementen 6 oder deren maximaler Gesamtdicke für die axiale Hülsenzustellung zu nutzen, um ein Ende der Nutzungsdauer der Hülse 4 festzulegen, d. h. über die Anzahl nicht nur eine Verschleißindikation zu realisieren sondern auch eine Empfehlung für einen Wechsel der Hülse 4 zu signalisieren.
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Bei der Montage einer Radfelge auf der Radnabe gemäß Ausführungsbeispiel wird nun der Gewindebolzen zunächst in die Vertiefung der Felge eingesteckt und anschließend der Drehantrieb mit dem Steckschlüssel auf den Bolzenkopf aufgesetzt und anschließend die Steckschlüsselnuss 1 über das Kupplungsstück 3 und den Schaft 2 in Rotation versetzt. Dabei kann es zum Verkannten des Bolzens oder des Steckschlüssels kommen, so dass Wandberührungen der drehbeweglichen Hülse 4 möglich sind. Infolge der reibungsarmen Wälzlagerung der äußeren Hülse 4 wird diese bei Wand- oder Stirnkontakt sofort abgebremst bis auf Stillstand, während sich die Steckschlüsselnuss 1 weiterdrehen kann. Sollten sich Schmutzpartikel in der Vertiefung oder auf der Hülse 4 befinden, die ein freies Drehen der Hülse 4 behindern, werden beim Abbremsen der Hülse 4 keine Drehmomente von der Steckschlüsselnuss 1 auf die Hülse 4 übertragen, die für eine Beschädigung der Felgenoberfläche an der Felgenoberfläche oder Vertiefungsinnenwand ausreichen würden.
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Im Allgemeinen lässt die einfache Montage/Demontage des Steckschlüssels ein unkompliziertes Reinigen/Austauschen der Einzelkomponenten zu. Ein besonderer Vorteil ist die Einsetzbarkeit des vorstehend beschriebenen Innenläufer-Steckschlüssels in besonders knapp bemessenen Einlässen für beispielsweise Ventilbaugruppen. Auch ermöglicht der stirnseitige Überstand der Hülse 4 den vorteilhaften Einsatz des Steckschlüssels nicht nur bei zylindrischen Vertiefungen, sondern auch für das Einschrauben von Gewindeelementen in ebene Oberflächen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steckschlüsselnuss
- 2
- Schaft
- 3
- Kupplungsstück
- 4
- Hülse
- 5
- Wälzlager
- 6
- Distanzelement
- 7
- Abschnitt (der Hülse 4)
- 8
- Gleitlagerung
- 9
- Sicherungsschraube
- 10
- Distanzhülse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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