DE3710401A1 - Drehmomentschluessel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehmomentschlüssel, der bei Erreichen eines vorgegebenen Drehmomentes ein akustisches und fühlbares Signal liefert, insbesondere zum Anziehen von Radmuttern.

Drehmomentschlüssel dienen dazu, Schrauben oder Muttern mit einem genau definierten Drehmoment anzuziehen. Wenn dieses Drehmoment erreicht ist, wird ein im allgemeinen akustisches Signal erzeugt. Das geschieht meist in der Weise, daß die Übertragung des Drehmoments über ein von einer vorgespannten Feder belastetes Teil erfolgt. Bei Er­ reichen des vorgegebenen, durch die Vorspannung der Feder bestimmten Drehmomentes gibt die Feder nach. Das Teil führt eine Schnappbewegung aus. Das wird dem Benutzer durch einen fühlbaren Ruck oder durch ein Geräusch erkenn­ bar, wenn das ausweichende Teil auf einen Anschlag trifft.

Beispiele für solche Drehmomentschlüssel sind in der US- PS-4 12 062, der DE-PS-23 10 905, der DE-PS-22 08 878, der DE- OS-22 22 387 und der US-PS-44 67 678 offenbart.

Ein spezielles Problem ist das Anziehen von Radmuttern. Wenn Radmuttern zu schwach angezogen sind, können sie sich lösen. Das kann zu sehr gefährlichen Unfällen führen. Häu­ fig wird aber auch in dem Bemühen, ein sicheres Anziehen der Radmuttern zu gewährleisten, ein zu großes Drehmoment aufgebracht. Das kann zu einer Beschädigung des Gewindes und zu einem Abreißen der Schraube oder zu einer Deforma­ tion von Leichtmetallfelgen führen. Radmuttern werden nicht nur von Fachleuten in der Fabrik oder Werkstatt son­ dern auch von Laien, beispielsweise bei einem Radwechsel, angezogen. Es ist daher wünschenswert, auch Radmuttern mittels eines Drehmomentschlüssels anzuziehen. Ein solcher Drehmomentschlüssel muß einfach, raumsparend und preisgün­ stig sein, so daß er als Bordwerkzeug in jedem Kraftfahr­ zeug mitgeführt werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen ein­ fachen, raumsparenden und preisgünstigen Drehmomentschlüs­ sel zzu schaffen, mit welchem bequem die zum festen Anzie­ hen von Radmuttern oder dergleichen erforderlichen Drehmo­ mente aufgebracht werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzei­ chen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Der Drehmomentschlüssel nach der Erfindung ist sehr ein­ fach im Aufbau und kann daher preisgünstig hergestellt werden. Er kann teleskopartig zusammengeschoben werden, so daß er im zusammengeschobenen Zustand wenig Raum einnimmt. Andererseits ergibt sich ein hinreichend langer Hebelarm, wenn das erste und das zweite Teil herausgezogen sind, so daß bequem die für das Anziehen der Radmuttern erforderli­ chen Drehmomente aufgebracht werden können. Das Drehmoment wird von dem Gehäuse über die Schnappvorrichtung auf das zweite Teil und von diesem auf den Vierkant und das Werk­ zeug übertragen. Wenn das vorgegebene Drehmoment erreicht ist, löst die Schnappvorrichtung aus. Das erste Teil und das Gehäuse führen eine kleine Schwenkbewegung gegenüber dem zweiten Teil aus. Dies fühlt der Benutzer als Ruck. Außerdem schlägt das zweite Teil an das Gehäuse an, so daß ein akustisches Signal erzeugt wird.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Schnappvorrichtung stets bei einem vorgegebenen Dreh­ moment anspricht, unabhängig davon, ob der Drehmoment­ schlüssel zusammengeschoben oder auseinandergezogen ist oder sich in einer Zwischenstellung befindet.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend un­ ter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher er­ läutert.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Drehmomentschlüs­ sels im teilweise auseinandergezogenen Zustand.

Fig. 2 ist eine zugehörige Draufsicht teilweise im Schnitt.

Fig. 3 ist eine vergrößerte Darstellung des Gleit­ stückes.

Fig. 4 zeigt die Schnappvorrichtung.

Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführung der Schnapp­ vorrichtung.

Der Drehmomentschlüssel weist ein flach rechteckiges Ge­ häuse 10 auf. Das Gehäuse 10 ist an dem in Fig. 1 und 2 rechten Ende geschlossen und an dem linken Ende offen. Am rechten Ende sitzt auf dem Gehäuse 10 ein Griffteil 12 aus Kunststoff. Das Gehäuse 10 bildet so einen Griff für den Drehmomentschlüssel. In dem Gehäuse 10 ist ein erstes, langgestrecktes flaches Teil 14 von rechteckiger Grundform und rechteckigem Querschnitt angeordnet. Das erste Teil 14 ist mit seinen Längskanten 16, 18 formschlüssig, teleskop­ artig in dem Gehäuse 10 geführt. Auf dem ersten Teil 14 liegt ein zweites langgestrecktes, flaches Teil 20 von rechteckigem Querschnitt auf. Das zweite Teil 20 besitzt eine geringere Breite als das erste Teil 14. In Fig. 2 sind die Längskanten des zweiten Teils mit 22 und 24 bezeich­ net. Mit dem aus dem Gehäuse 10 herausragenden Ende des zweiten Teils 20 ist ein Vierkant 26 fest verbunden, auf den ein (nicht dargestelltes) Werkzeug aufsetzbar ist. Dieses Werkzeug greift bei der Anwendung des Drehmoment­ schlüssels an der Radmutter oder dergleichen an. Das zwei­ te Teil 20 ist mittels einer mit dem Vierkant 26 fluchten­ den Schwenklagerung 28 schwenkbar an dem ersten Teil 14 gelagert.

Im einzelnen sitzt der Vierkant 26 auf einem Sockel 30. Der Sockel weist einen Zapfen 32 auf. Dieser Zapfen 32 er­ streckt sich durch fluchtende Bohrungen 34 und 36 des er­ sten bzw. des zweiten Teils 14 bzw. 20. Auf der dem Sockel 30 abgewandten Seite ist der Zapfen 32 von einer Ring­ scheibe 38 umgeben. Der Sockel 30 ist bei 40 mit dem zwei­ ten Teil 20 verschweißt. Das Ende des Zapfens 32 ist ver­ formt, so daß es über die Ringscheibe 38 greift. Der zwei­ te Teil 20 ist an dem ersten Teil 14 über eine Nietverbin­ dung schwenkbar gelagert. Der Vierkant 26 weist in übli­ cher Weise eine Raste 42 auf, durch welche das Werkzeug auf dem Vierkant gehalten wird.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist das Gehäuse 10 in der Seitenansicht von Fig. 1 höher als die Gesamtdicke der bei­ den aufeinanderliegenden ersten und zweiten Teile 14 bzw. 20. Im Bereich des linken, offenen Endes des Gehäuses 10 ist zwischen das zweite Teil 20 und die Breitseite 44 der Innenwandung des Gehäuses 10 eine im Vergleich zur Länge des zweiten Teiles 20 kurze, rechteckige Platte 46 einge­ legt und im Gehäuse 10 gesichert. Diese Sicherung erfolgt dadurch, daß die Platte 46 eine Bohrung 48 aufweist, in welche eine Einprägung 50 der Gehäusewandung eingreift.

Die federnde Schnappvorrichtung weist zwei zur Längsrich­ tung des zweiten Teils 20 geneigte Schrägflächen 52 + 53 auf. Diese Schrägflächen 52 + 53 sind an einem Gleitstück 54 vorgesehen, das an dem zweiten Teil 20 längsverschieb­ bar geführt ist. Weiterhin enthält die Schnappvorrichtung eine in Längsrichtung des zweiten Teils 20 auf das Gleit­ stück 54 wirkende, vorgespannte Feder 56. An dem zweiten Teil 20 ist eine in der Wirkrichtung der Feder 56 liegende Anschlagfläche 58. An der Anschlagfläche 58 liegt eine Rolle 60 an. Die Rolle 60 wird durch die Feder 56 über das Gleitstück 54 gegen die benachbarte Innenwandung 64 des Gehäuses 10 gedrückt. Dadurch wird das zweite Teil 20 auf der gegenüberliegenden Seite mit der Kante 24 in Anla­ ge mit der gegenüberliegenden Innenwandung 66 des Gehäuses 10 gehalten.

Das aufzubringende Drehmoment wird von dem Griffteil 12 über das Gehäuse 10 auf die Rolle 60 und von dieser auf das Gleitstück 54 übertragen. Das Gleitstück 54 weicht zu­ nächst nicht aus, da es von der Feder 56 vorbelastet ist. So wird das Drehmoment auf das zweite Teil 20 übertragen und von diesem über den Vierkant 26 und das (nicht darge­ stellte) Werkzeug auf die festzuziehende Radmutter. Wenn das Drehmoment einen vorgegebenen Wert überschreitet, der durch die Vorspannung der Feder 56 und die Lage der Rolle 60 relativ zu dem Gleitstück 54 bestimmt ist, weicht das Gleitstück 54 gegen die Wirkung der Feder 56 aus. Das zweite Teil 20 schlägt dann unter Erzeugung eines akusti­ schen Signals an der Innenwandung 64 des Gehäuses 10 an.

Im einzelnen weist das zweite Teil 20 im Bereich seines inneren, sich in das Gehäuse erstreckenden Endes einen seitlichen Ausschnitt 68 auf. Dieser Ausschnitt ist be­ grenzt von der Anschlagfläche 58, einer Federwiderlager­ fläche 70, die der Anschlagfläche 58 gegenüberliegt, und einer Führungsfläche 72, die sich in Längsrichtung des zweiten Teils 20 zwischen Anschlagfläche 58 und Federwi­ derlagerfläche 70 erstreckt. Das Gleitstück 54 weist einen prismatischen Kopfteil 74 auf. An dem Kopfteil 74 sind die Schrägflächen 52 + 53 als Seitenflächen desselben ange­ bracht. Das Kopfteil 74 liegt mit einer weiteren Seiten­ fläche 76 an der Führungsfläche 72 an. Die vorgespannte Feder 56 liegt einerseits an der Federwiderlagerfläche 70 und andererseits an einer weiteren Seitenfläche 78 des prismatischen Kopfteils 72 an. Im Bereich der Federwider­ lagefläche 70 ist in dem zweiten Teil 20 eine Querbohrung 80 angebracht. Die Querbohrung 80 wird von der Federwider­ lagerfläche 70 angeschnitten, so daß sie zu dem Ausschnitt 68 hin offen ist. An dem Kopfteil 74 ist ein Schaft 82 an­ gebracht, der von der Feder 56 umgeben ist und in die angeschnittene Querbohrung hineinragt. Durch diesen Schaft 82 wird die Feder 56 geführt. Die angeschnittene Querboh­ rung 80 gestattet eine begrenzte Bewegung des Schaftes 82 relativ zu der Federwiderlagerfläche 70 bei der Auslösung der Schnappvorrichtung, wenn also die Rolle 60 das Kopf­ teil 72 wegdrückt.

In dem zweiten Teil 20 ist eine Bohrung 84 angebracht. In dieser Bohrung 84 sitzt ein Stift 86. Dieser Stift 86 schlägt beim Herausziehen des ersten und des zweiten Teils 14 bzw. 20 an der Stirnfläche der Platte 46 an und be­ grenzt die Teleskopbewegung.

Die Wirkungsweise der Schnappvorrichtung ist am besten aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, bilden die beiden Schrägflächen 52 und 53 eine Kante 88. Die Schrägfläche 52 ist relativ flach. Sie bildet mit der zur Längsrichtung des Gleitstücks 54 senkrechten Ebene 90 einen Winkel von 50°. Die Schrägfläche 53 ist dagegen relativ steil. Sie bildet mit der Ebene 90 einen Winkel von 20°. Die Rolle 60 liegt an der Kante 88 an. Über die Innenwandung 64 wird eine Kraft P auf die Rolle 60 aus­ geübt. Dieser Kraft P wirkt eine Kraft F der Feder 56 ent­ gegen. Die von dieser Kraft F auf die Rolle 60 entgegen der Kraft P ausgeübte Kraftkomponente wird um so kleiner, je weiter die Rolle 60 beim Ausweichen des Gleitstücks 54 gegen die Wirkung der Feder 56 nach unten in Fig. 4 in den Raum zwischen Gleitstück 54 und Anschlagfläche 58 hinein­ bewegt wird. Wenn die Achse 92 der Rolle 60 in der Höhe der Kante 88 liegt, übt die Feder 56 überhaupt keine der Kraft P entgegenwirkende Kraftkomponente mehr auf die Rol­ le 60 aus. Wenn also einmal die Kraft der Feder 56 von der auf die Rolle 60 wirkenden Kraft P überwunden wird und die Rolle 60 sich nach unten in Fig. 4 bewegt, dann wird die Gegenkraft fortschreitend kleiner. Es tritt eine Schnapp­ wirkung ein, bei welcher sich die Rolle 60 und damit das zweite Teil 20 sich schlagartig in eine neue Stellung be­ wegt. Das ist der gleiche Effekt, der auch bei einem Knie­ hebelmechanismus auftritt.

Die Schrägfläche 52 ermöglicht geringere Anforderungen an die Toleranzen für die Lage der Kante 88. Die Kraft P, bei welcher die Feder 56 nachgibt, wird zunächst durch die Neigung der Schägfläche 52 bestimmt, an welcher die Rolle 60, wie dargestellt, anliegt. Wenn die Feder 56 und das Gleitstück 54 nachgeben, rollt die Rolle 60 über die Kante 88, wobei der geschilderte "Kniehebeleffekt" eintritt. Die Schrägfläche 53 stellt sicher, daß nach Wegfall der Kraft P die Rolle 60 unter dem Einfluß der Feder 56 wieder in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt.

Statt der in Fig. 4 dargestellten Anordnung könnte auch die in Fig. 5 dargestellte Schnappvorrichtung vorgesehen wer­ den. Bei dieser Schnappvorrichtung sind keine Schrägflä­ chen vorgesehen sondern nur eine der Kante 88 von Fig. 4 entsprechende Kante 94. Auch hierbei tritt der beschriebe­ ne Kniehebeleffekt ein.

Die Schnappvorrichtung spricht bei einer bestimmten Kraft an, die auf die Rolle 60 ausgeübt wird. Diese Kraft wirkt an einem festen Hebelarm, nämlich dem Abstand zwischen der Rolle 60 und der Achse des Zapfens 32. Kraft mal Hebelarm bestimmt das Drehmoment, bei welchem die Schnappvorrich­ tung anspricht und das akustische und fühlbare Signal ab­ gibt. Das ist unabhängig davon, ob das erste Teil 14 und das zweite Teil 20 in das Gehäuse 10 eingeschoben oder ganz oder teilweise aus dem Gehäuse 10 herausgezogen sind. Infolgedessen kann die Länge des für den Benutzer wirksa­ men Hebelarmes den Bedürfnissen entsprechend angepaßt wer­ den, ohne daß dies das vorgegebene "Solldrehmoment" beein­ flußt. Es ist auch sichergestellt, daß nicht z. B. durch unvollständiges Herausziehen der Teile 14 und 20 aus dem Gehäuse 10 die Schnappvorrichtung bei einem falschen Dreh­ moment anspricht und dadurch die Radmuttern irrtümlich mit einem falschen Drehmoment angezogen werden.

Claims (6)

1. Drehmomentschlüssel, der bei Erreichen eines vorgege­ benen Drehmomentes ein akustisches und fühlbares Sig­ nal liefert, insbesondere zum Anziehen von Radmuttern, gekennzeichnet durch

• a) ein flach-rechteckiges, einen Griff bildendes Ge­ häuse (10),
• b) ein erstes, langgestrecktes, flaches Teil (14) von rechteckigem Querschnitt, das mit seinen Längskanten formschlüssig, teleskopartig in dem Gehäuse (10) geführt ist,
• c) ein zweites, langgestrecktes, flaches Teil (20) von rechteckigem Querschnitt, das geringere Brei­ te besitzt als das erste Teil (14) und auf diesem aufliegt.
• d) einen Vierkant (26), auf den ein Werkzeug auf­ setzbar ist, welcher mit dem aus dem Gehäuse (10) herausragenden Ende des zweiten Teils (20) fest verbunden ist und senkrecht zu dessen Fläche vor­ steht,
• e) eine mit dem Vierkant (26) fluchtende Schwenkla­ gerung, mittels welcher das zweite Teil (20) schwenkbar an dem ersten Teil (14) gelagert ist, und
• f) eine bei einem vorgegebenen Drehmomentsignal aus­ lösende, federnde Schnappvorrichtung innerhalb des Gehäuses (10), durch welche die beiden Teile (14, 20) in einer vorgegebenen relativen Lage ein­ rastbar sind.

2. Drehmomentschlüssel nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die federnde Schnappvorrichtung

• a) ein Gleitstück (54) aufweist, das an dem zweiten Teil (20) längsverschiebbar geführt ist, sowie
• b) eine in Längsrichtung des zweiten Teils (20) auf das Gleitstück (54) wirkende, vorgespannte Feder (56),
• c) eine an dem zweiten Teil (20) gebildete, in der Wirkrichtung der Feder (56) liegende Anschlagflä­ che (58) und
• d) ein Rollkörper (60), der an der Anschlagfläche (58) anliegt und durch die Feder (56) über das Gleitstück (54) gegen die benachbarte Innenwan­ dung (64) des Gehäuses (10) auf einer Seite des zweiten Teils (20) gedrückt wird, so daß das zweite Teil (20) auf der gegenüberliegenden Sei­ te in Anlage mit der gegenüberliegenden Innenwan­ dung (66) des Gehäuses (10) gehalten wird, wobei das Gleitstück bei Überschreiten eines vorgege­ benen Drehmoments gegen die Wirkung der Feder (56) ausweicht und das zweite Teil (20) unter Er­ zeugung eines akustischen Signals an die Innen­ wandung des Gehäuses (10) anschlägt.

3. Drehmomentschlüssel nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gleitstück (52) aneinander anschlie­ ßende zwei Schrägflächen (52, 53) aufweist, die unter­ schiedlich zu Bewegungsrichtung des Gleitstückes (52) geneigt sind und eine Kante (88) bilden.

4. Drehmomentschlüssel nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• a) das zweite Teil (20) im Bereich seines inneren, sich in das Gehäuse (10) erstreckenden Endes ei­ nen seitlichen Ausschnitt (68) aufweist, der von der Anschlagfläche (58), einer dieser gegenüber­ liegenden Federwiderlagerfläche (70) und einer sich in Längsrichtung des zweiten Teils (20) er­ streckenden Führungsfläche (72) begrenzt ist,
• b) die Schrägflächen (52, 59) an einem prismatischen Kopfteil (74) des Rastenteils (54) angebracht sind, das mit einer weiteren Seitenfläche an der Führungsfläche (72) anliegt, und
• c) die vorgespannte Feder (56) einerseits an der Fe­ derwiderlagerfläche (70) und andererseits an ei­ ner weiteren Seitenfläche (78) des prismatischen Kopfteiles (74) anliegt.

5. Drehmomentschlüssel nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• a) im Bereich der Federwiderlagerfläche (70) in dem zweiten Teil (20) eine Querbohrung (80) ange­ bracht ist, die von der Federwiderlagerfläche (70) angeschnitten wird, und
• b) an dem Kopfteil (74) ein Schaft (82) angebracht ist, der von der Feder (56) umgeben ist und in die angeschnittene Querbohrung (80) hineinragt.

6. Drehmomentschlüssel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) das Gehäuse (10) höher ist als die Gesamtdicke der beiden aufeinanderliegenden ersten und zwei­ ten Teile (14, 20) und
• b) im Bereich des offenen Endes des Gehäuses (10) zwischen das zweite Teil (20) und die Breitseite der Innenwandung des Gehäuses (10) eine im Ver­ gleich zur Länge des zweiten Teiles (20) kurze rechteckige Platte (46) eingelegt und im Gehäuse (10) gesichert ist.