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Titel
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Mechanischer Backenschlüssel Anwendungsgebiet Die Erfindung betrifft
einen mechanischen Backenschlüssel, der als Schraubenschlüssel zum Lösen oder Anziehen
von Schrauben oder Muttern, die kantig sind, gebraucht wird.
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Zweck Bei einem Schraubenschlüssel ist eine Formgebung erforderlich,
die ein Anziehen und Lösen von Muttern und Schrauben gewährleistet.
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Dabei ist zu berücksichtigen, daß auch Schrauben oder Muttern gelöst
oder angezogen werden müssen, die schwer zugänglich sind oder über entsprechend
lange Gewindeteile verfügen, so daß ein langer Schraubvorgang erforderlich ist.
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Stand der Technik Die bislang bekannten Schraubenschlüssel sind vom
Schraubkopf her gesehen von der inneren Formgestaltung her genau den Schraubköpfen
oder Muttern der jeweiligen Größe angepaßt.
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Sofern die Schraube nicht voll zugänglich ist, ist nach jeder Halb-
oder Vierteldrehung oder sonstigen prozentualen Drehung der Schraubenschlüssel abzusetzen
und versetzt auf die Schraube wieder anzusetzen.
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Bekannt ist auch ein Schraubenschlüssel, der von der inneren Ausgestaltung
des Schlüsselkopfes her zum Griffteil hin verjüngend
ausgeformt
ist, so daß der Schraubenschlüssel durch die verlängerten Backen beim Umsetzen im
Schraubvorgang nicht vollständig von der Schraube gelöst werden muß.
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Bei diesem Schraubenschlüssel ist der oben befindliche, nicht greifende
Teil des Schlüsselkopfes als Führung an der Schraube beim Umsetzen zu benutzen.
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Kritik des Standes der Technik Bei dem herkömmlichen Schraubenschlüssel,
bei dem die innere Form des Schraubenschlüsselkopfes genau der Schraubform angepaßt
ist, muß nach jeder teilweisen Drehung bei wenig zugänglichen Schrauben oder Muttern
der Schlüssel vollständig von der Schraube gelöst werden. Nachdem der Schlüssel
versetzt wurde, kann er erneut auf die Schraube aufgesetzt werden und der Schraubvorgang
kann weiter geführt werden.
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Bei dem im Innenteil konisch ausgeformten Schraubenschlüssel ist die
gleiche Arbeitsweise erforderlich, wobei der Vorteil nur darin zu sehen ist, daß
der Schlüssel teilweise nicht vollständig von der Schraube gelöst werden muß.
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Die Anwendbarkeit der bisher bekannten Schraubenschlüssel beschränkt
sich auf Schrauben und Muttern, deren äußere Formgebung noch genau die Kantwirkungen
aufweisen.
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Bei "rund oder halbwegs rund gedrehten Schrauben ist ein normales
Lösen mit dem herkömmlichen Schraubenschlüssel oder dem konisch ausgeformten Schraubenschlüssel
nicht mehr möglich.
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Bei verwendungsbedingt schwer zugänglichen Schrauben oder nicht sichtbaren,
sondern nur ertastbaren Schrauben bedingt diese Art des Lösens oder Anziehens einer
Schraube oder einer Mutter, daß ein erheblicher Zeitaufwand durch das dauernde Lösen
des Schraubenschlüssels von der Schraube und dem Umsetzvorgang erforderlich ist.
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Bei unzugänglichen Schrauben mit langem Gewindeteil beinhaltet der
herkömmliche Schraubvorgang einen unverhältnismäßigen Arbeitsaufwand.
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Aufgabe Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schraubenschlüssel
zu erhalten, bei dem nach einem einmaligen Aufsetzen auf die Schraube bis zur Beendigung
des vollständigen Schraubvorganges der Schlüssel nicht wieder abgesetzt werden muß.
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Es soll auch gewährleistet sein, daß noch Schrauben und Muttern zu
lösen sind, bei denen die ursprüngliche Kantenbildung durch Oberdrehen, Abrutschen
oder sonstiger Einwirkung beeinträchtigt ist.
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Lösung der Aufgabe Diese Aufgabe wird erfinderisch dadurch gelöst,
daß bei dem mechanischen Backenschlüssel die Innenseite des Schlüsselkopfes halbrund
ausgeformt ist.
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Eingearbeitet in die Innenseite sitzen Haken. Diese Haken können nur
nach vorne in +x Richtung kippen und werden durch eine Feder bei Lösen des Schraubenschlüssels
immer wieder aufgerichtet. Die Haken drehen sich auf einer Welle (Figur 2.2.). Wird
der mechanische Backenschlüssel nun auf eine Schraube geschoben, so kippen die Haken
der Verdrängung der Schraube entsprechend nach vorne in -x Richtung weg, werden
aber durch den Druck der Feder gegen die Schraube gedrückt, so daß jeder Haken ständig
Kontakt mit der Schraube hat.
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Obt man nun einen Druck in +x Richtung, d.h. in Schraubrichtung aus,
so klemmen sich die Haken ihrer Ausgestaltung entsprechend zwischen Schraube und
Schlüssel.
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Sie quetschen von mehreren Seiten so, daß die Schraube in der Mechanik
festsitzt und sich mitdreht. Wird nun ein Druck entgegengesetzt ausgeübt, in -y
Richtung, so kippen die Haken nach vorne und rutschen über die Schraube, wobei die
Feder die Haken stets leicht gegen die Schraube drückt, so daß der Schraubvorgang
bei nochmaliger Umkehr des ausgeübten Druckes in +x Richtung von neuem beginnt (Figur
1).
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Weitere Ausgestaltung der Erfindung Der Schlüsselkopf sitzt senkrecht
auf dem Schlüsselgriff, wobei
beide Schenkel gleich stark und halb
rund ausgeformt sind, da eine einseitige Verstärkung eines Schenkels infolge der
unterschiedlich auftretenden Kräfte durch die verschiedenen Quetschvorgänge nicht
erforderlich ist.
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Erzielbare Vorteile Der Vorteil beim mechanischen Backenschlüssel
ist, daß bei einem Schraubvorgang mit einem Schraubenschlüssel der Schlüssel nur
einmal aufgesetzt werden muß, um eine Schraube vollständig anzuziehen oder zu lösen.
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Das bedeutet, daß insbesondere bei unzugänglich angebrachten Schrauben
oder Muttern der Arbeitsvorgang erheblich erleichtert wird, da nach einmaligen Aufsetzen
der Schraubvorgang kontinuierlich durchgeführt werden kann.
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Die innere Ausgestaltung des mechanischen Backenschlüssels durch die
Hakenbildung beinhaltet weiterhin, daß halbrund gedrehte Schrauben gleichwohl nun
auch herkömmlich gelöst oder angezogen werden können.
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Das beinhaltet einen unerheblichen Arbeitsaufwand und eine erhebliche
Arbeitserleichterung, so daß die aufzuwendenden oder bei einer Kalkulation zu berücksichtigenden
Arbeitskosten erheblich gesenkt werden können.
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Beschreibung eines Ausführungsbeispieles Die Ausführungsgrundform
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:
Figur 1: Der einem normalen Maulschlüssel ähnelnde mechanische Backenschlüssel ist
an der Innenseite halbrund ausgeformt. An der Innenseite sind Haken (A) angebracht.
Diese Haken können nur nach vorne in +x Richtung kippen und werden durch eine Feder
(B) immer wieder in die Grundstellung aufgerichtet. Die Haken drehen sich auf einer
Welle (C).
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Wird nun ein Schraubdruck in +y Richtung (in Schraubrichtung) ausgeübt,
so treten dabei Kräfte auf, die mit nachstehender
Formel berechnet
werden: F rs = R . Fhs Hierbei wird R so gewählt, daß die zu verrichtende Schraubarbeit
von einem Menschen aufgebracht werden kann.
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Dabei ist die Materialbeschaffenheit zu berücksichtigen, so daß eine
Materialüberbeanspruchung ausgeschlossen ist.
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Die in Figur 1 angegebene Kraft F rs ist an der näher gekennzeichneten
Stelle am größten.
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Sie trägt sich aber zusätzlich noch über die anderen Haken ab, wenn
auch in geringerem Maße.
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Der in diesem Beispiel angegebene Winkel CC hat den Wert 22,50.
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Durch geringe Positionsveränderungen der Haken (A) sowie durch änderung
des Winkels OL können evtl. Haken dazukommen oder wegfallen.
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Die Figuren 2.1. bis 2.3. zeigen die Haken (A) im Detail.
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Durch die mit D bezeichnete Nase kann der Haken nur in ix Richtung
kippen.
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Die Länge des Hakens ist über das Verhältnis mit dem Halbmesser der
Schraube zu ermitteln: rl LH = 2,8 : 1 Die Breite dH errechnet sich wie folgt: LH
dH - 2 2 Die Tiefe bH errechnet sich aus den angreifenden Kräften in Verbindung
mit der Haltbarkeit des zu verwendenden Materials.
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Die nachfolgend aufgeführten Werte sind genormt und können aus Fachtabellenbüchern
entnommen werden.
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Der Haken dreht sich auf der Welle C. Die Passung zwischen Welle und
Lager muß eine Spielpassung sein, damit möglichst wenig der durch den Haken weiterzuleitenden
Kräfte F rs über die Welle abgetragen werden.
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Die Passung zwischen Welle und Haken muß kraftschlüssig verbunden
sein, damit die Kräfte dort optimal weitergeleitet werden können.
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Die überragende Länge bl der Welle entspricht der Stärke der Bakken,
die in Figur 2.3. gezeigt werden.
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Die insoweit gültige Berechnungsformel lautet: bH b1 = 2 Der Durchmesser
dW der Welle errechnet sich wie folgt: dH dW = - 2 2 3 Figur 3 zeigt den mechanischen
Backenschlüssel im Querschnitt, woraus ersichtlich ist, wie die Backen 1 und 2 die
zu patentierende Mechanik (Haken, Federn, Formgebung etc.) beherbergen.
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Das zu verwendende Material für den Schlüssel selbst sollte mindestens
die Festigkeit des Materials der Haken haben. Die dort gezeigten Lager der Welle
C müssen Spielpassungen sein.
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Figur 4 zeigt die Feder B in ihrer grundsätzlichen Ausbildung.
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Sie muß folgenden AnsprUchen genügen: Den Haken A aufrichten und in
-x Richtung mit nur so viel Kraft drücken, daß es nur einen geringen Widerstand
beim Kippen in +x Richtung gibt, wenn der Schlüssel in -y Richtung zurückgezogen
wird.
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Im Knickpunkt K muß sie ihre eigentliche Federkraft entwickeln.
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Außerdem muß sie in diesem Punkt besonders elastisch sein, da sie
hier bei Belastung in +x Richtung extrem gebogen wird.
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Mit dem Bolzen Q wird sie in den Backen des mechanischen Backenschlüssels
verankert, was einen sicheren Sitz der Feder garantiert.
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Die Enden m und i müssen der Länge nach den Gegebenheiten angepaßt
werden.