DE4034148A1 - Flacher drehmomentschluessel mit zahnstangengetriebe - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf fluidbetätigte Drehmomentschlüssel.

Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf flache oder unversetzte Drehmomentschlüssel, die in Umgebungen einsetzbar sind, wo der Zugang zu den fest­ zuziehenden Befestigungselementen (wie beispielsweise ein Schraubenkopf) und zu einer Abstützfläche (wie beispielsweise ein benachbarter Schraubenkopf) behindert ist.

Fluidbetätigte Drehmomentschlüssel von der betrach­ teten Art haben gewöhnlich eine fluidbetätigte Kolben­ stange, die mit einem von ihr angetriebenen Ausgangshebel verbunden ist, der den Antriebsmechanismus des Dreh­ momentschlüssels darstellt; und der Ausgangshebel weist gewöhnlich einen um eine Ausgangsbuchse herum angeordne­ ten Ratschenmechanismus auf, damit der Drehmoment­ schlüssel vorwärts und rückwärts geschwenkt werden kann, ohne ihn von der Schraube abzunehmen. Der Ausgangshebel- Arm bewegt sich in einem kreisförmigen Bogen um die Achse der Ausgangsbuchse, und die Verbindung zwischen der Kolbenstange und dem Ausgangshebel muß die relative Bewegung zwischen der Kolbenstange und dem Ausgangshebel aufnehmen können, um die bogenförmige Bewegung des Hebel­ arms zu ermöglichen. Dies hat zur Folge, daß der wirksame Hebelarm des Drehmomentschlüssels und der Winkel oder die Richtung der von der Kolbenstange auf den Hebelarm über­ tragenen Kraft sich während des Hubs des Kolbens ändern. Dies beeinträchtigt die Genauigkeit des Festziehvorgangs des Drehmomentschlüssels.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, einen verbesserten Drehmomentschlüssel vorzuschlagen, der die Nachteile der dem Stand der Technik entsprechenden Dreh­ momentschlüssel beseitigt oder vermindert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Dreh­ momentschlüssel zum Übertragen eines Drehmoments auf ein Befestigungselement vorgeschlagen, aus:
einem Gehäuse;
einer in dem besagten Gehäuse angeordneten Zahn­ stange zum Übertragen einer Antriebskraft, wobei die besagte zahnstange eine Teilungslinie X aufweist;
einem Antriebsmittel in dem besagten Gehäuse zum Übertragen einer Antriebskraft auf die besagte Zahn­ stange;
einem Hebelarm zum Übertragen eines Ausgangs­ drehmoments von dem besagten Drehmomentschlüssel auf ein Befestigungselement, wobei der besagte Hebelarm ein Zahn­ segment aufweist, das mit der besagten Zahnstange im Eingriff steht, und das besagte Zahnsegment eine Teilungslinie P aufweist;
einer Ausgangsratsche, die in dem besagten Hebelarm an einer von dem besagten Zahnsegment entfernten Stelle angeordnet ist; wobei die besagte Ausgangsratsche eine Drehachse aufweist, um die der besagte Hebelarm geschwenkt wird;
wobei der besagte Hebelarm eine tatsächlich konstante Hebelarmlänge L aufweist, die sich längs einer Linie von der besagten Drehachse bis zu dem Tangenten­ punkt zwischen der besagten Teilungslinie X und der besagten Teilungslinie P erstreckt, und einen Winkel von 90° mit der Achse des besagten Antriebsmittels bildet, wodurch die Antriebskraft unter einem Winkel von 90° bezüglich der besagten Linie auf den besagten Hebelarm übertragen wird; und
einem mit dem besagten Gehäuse verbundenen Rück­ wirkungsmittel, um die Rückwirkung bei dem Drehmoment­ schlüssel auffangen zu können.

Außer anderen Merkmalen und Vorteilen weist der Drehmomentschlüssel der vorliegenden Erfindung 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 tatsächlich konstant bleiben. Dies wird erreicht durch die Verwendung eines Antriebsmechanismus aus einer Zahnstange und einem Zahnsegment. Die Kolbenstange ist mit einer Zahnstange verbunden, die von ihr angetrieben wird, und die eine Verlängerung der Kolbenstange darstellt; und die Zahn­ stange steht im Eingriff mit einem Zahnsegment des Ausgangshebels. Die Zahnstange gleitet in einer in dem Körper des Drehmomentschlüssels angebrachten Führung. Die Teilungslinie der Zahnstange ist eine Verlängerung der Achse der Kolbenstange, und der Teilungspunkt des Systems (das heißt, der Schnittpunkt der Teilungslinie der Zahn­ stange und der Teilungslinie des Zahnsegments) und die Drehachse des Ausgangshebels liegen auf einer Linie, die bei der Vorwärtsbewegung (das heißt, dem Festziehvorgang) des Drehmomentschlüssels einen Winkel von 90° mit der Achse der Kolbenstange bildet. Dieser Antrieb aus Zahn­ stange und Zahnsegment hat eine konstante wirksame Hebelarmlänge, und eine Kraftübertragung auf den Hebelarm unter einem konstanten wirksamen Winkel von 90° und mit konstanter Richtung zur Folge.

Bei Verwendung des flachen Drehmomentschlüssels kann der Ausgangskopf (der das Zahnsegment, den Ratschen­ mechanismus und eine hexagonale Öffnung für den Schraubenkopf aufweist) leicht von dem Drehmoment­ schlüssel abgenommen werden und durch einen anderen Kopf mit einer hexagonalen Öffnung von verschiedener Größe ersetzt werden. Ein Positionierungssystem mit einem Finger stellt sicher, daß das Zahnsegment des anderen Kopfes so eingebaut wird, daß es bezüglich der Zahnstange richtig positioniert ist.

Ein unversetzter Rückwirkungsfuß, der an dem Körper des Drehmomentschlüssels befestigt ist, dient dazu, den Drehmomentschlüssel auf einem benachbarten Schraubenkopf oder einem anderen, in derselben Ebene liegenden stationären Teil abzustützen.

Wenn der Zugang zu dem festzuziehenden Befesti­ gungselement nicht behindert ist, kann der Drehmoment­ schlüssel als versetzter Schlüssel verwendet werden, wobei es nicht erforderlich ist, den Kopf des Drehmoment­ schlüssels zu wechseln, sondern nur einen hexagonalen/ quadratischen Antriebsstangen-Adapter zu verwenden. Das hexagonale Ende des Adapters wird in die hexagonale Öffnung des Drehmomentschlüssel-Kopfes eingesetzt, wobei die quadratische Antriebsstange senkrecht über den Kopf hinausragt. Auf die quadratische Antriebsstange kann dann ein Sortiment von Buchsen aufgesteckt werden.

Wenn dies erforderlich oder wünschenswert ist, kann auch ein versetztes Rückwirkungselement an dem Dreh­ momentschlüssel befestigt werden. Je nach den Umständen, und zwar hauptsächlich, wenn eine Abstützfläche relativ zu dem Kopf des Drehmomentschlüssels vorhanden ist, kann entweder das unversetzte oder das versetzte Rückwirkungs­ element verwendet werden, wobei entweder die hexagonale Öffnung in dem Kopf, oder der hexagonale/quadratische Adapter verwendet wird, um ein zu befestigendes Element festzuziehen.

Die oben diskutierten und andere Merkmale und Vor­ teile der vorliegenden Erfindung werden von Fachleuten auf diesem Gebiet aufgrund der folgenden ausführlichen Beschreibung und der Zeichnungen ersichtlich und ver­ ständlich werden.

Wir nehmen nun auf die Zeichnungen Bezug, bei denen in den verschiedenen Figuren gleiche Teile mit den gleichen Kennziffern bezeichnet sind:

Die Fig. 1 ist ein Aufriß, teilweise im Schnitt, des Drehmomentschlüssels der vorliegenden Erfindung.

Die Fig. 2 ist eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1.

Die Fig. 3 ist ein vertikaler Schnitt des Drehmomentschlüssel-Körpers.

Die Fig. 4 ist eine Schnittansicht, gemäß der Schnittlinie 4-4 der Fig. 3, des Drehmomentschlüssels der Fig. 3.

Die Fig. 5 ist eine Detailansicht der Deckplatten des Drehmomentschlüssels.

Die Fig. 6 gibt eine hexagonale/quadratische Adapterstange für den Drehmomentschlüssel wieder.

Die Fig. 7 ist eine Detailzeichnung der Adapter­ stange der Fig. 6.

Die Fig. 8 ist eine ähnliche Ansicht wie die Fig. 1 und gibt eine zweite Ausführungsform wieder.

Die Fig. 9 ist eine Detailzeichnung der Fig. 8. Im Folgenden wird gleichzeitig auf die Fig. 1-5 Bezug genommen. Der Drehmomentschlüssel der vorliegemdem Erfindung weist eimen einteiligen Körper 10 auf, der eine zylindrische Kolbenkammer 12 enthält. Wie am besten aus der Fig. 4 ersichtlich ist, ist das Äußere des Körpers 10 am linken Ende der Kammer 12 zylindrisch, und geht ungefähr auf halber Länge der Kammer 12 in einen recht­ eckigen Querschnitt über. In der Kammer 12 ist ein Kolben 14 verschiebbar angeordnet, an dem auf der rechten Seite eine Kolbenstange 16 befestigt ist. Das linke Ende der Kammer 12 ist durch einen Stopfen 18 verschlossen, der wie ersichtlich einen O-Ring als Dichtung aufweist. Der Stopfen 18 ist in das linke Ende des Körpers 10 hinein­ geschraubt. Das rechte Ende der Kolbenstange 16 ist von einer Abdichtungsmanschette 20 umgeben, die zur Abdichtung der Kolbemstange 16 einen O-Ring aufweist. Die Abdichtungsmanschette 20 ist in das rechte Ende der Kammer 12 eingepreßt und liegt an einer ringförmigen Schulter 22 an, die eine kreisförmige Öffnung zur Durch­ führung der Kolbenstange 16 aufweist. Über Zuführungs/ Entlüftungs-Öffnungen 11 und 13 (siehe Fig. 4) wird abwechselnd auf einer Seite des Kolbens 14 unter Druck stehendes Fluid zugeführt und die andere Seite des Kolbens 14 entlüftet, um den Kolben 14 und die Kolben­ stange 16 beim Vorwärtshub des Drehmomentschlüssels nach rechts, und beim Rückwärtshub des Drehmomentschlüssels nach links zu verschieben. Natürlich kann die Antriebs­ richtung des Drehmomentschlüssels umgekehrt werden, wenn dies gewünscht wird.

Die Kolbenstange 16 hat einen zylindrischen Quer­ schnitt und ist an ihrem rechten Ende halbkugelförmig. Das rechte Ende der Kolbenstange 16 ist, wie gezeigt, mittels eines Drehzapfens an einer Zahnstange 24 befestigt, die eine halbkugelförmige Aussparung von ein wenig größerem Radius aufweist, um das halbkugelförmige Ende der Kolbenstange 16 aufzunehmen, und die in einer Kammer 26 des Gehäuses 10 verschiebbar angebracht ist. Bei der Verschiebung in der Kammer 26 wird die Zahnstange 24 von Seitenschienen 27 einer Führung 28 geführt, die mittels Schraubbefestigungen an der oberen Seite des Körpers 10 befestigt ist.

Ein Ausgangshebel 30 ist so angebracht, daß er innerhalb des Drehmomentschlüssels eine Schwenkbewegung um eine Achse 32 ausführen kann. Der Ausgangshebel 30 weist ein bogenförmiges Zahnsegment mit Evolventen­ verzahnung 34 auf, die im Eingriff mit der Geradflanken­ verzahnung 36 der Zahnstange 24 steht, wenn die Zahn­ stange bein Vorwärtshub des Drehmomentschlüssels nach rechts, oder bein Rückwärtshub des Drehmomentschlüssels nach links verschoben wird, um den Ausgangshebel 30 im Uhrzeigersinn bzw. entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn zu schwenken. Der obere Teil des Ausgangshebels 30 mit den Zähnen 34 erstreckt sich bis in die Kammer 26, während der untere Teil des Hebels 30 aus dem Gehäuse 10 heraus­ ragt.

Der Ausgangshebel 30 hat eine kreisförmige Öffnung 38, in der ein Ratschenring 40 mit Zähnen 42 frei drehbar angeordnet ist. Obwohl nur einige der Zähne 42 wieder­ gegeben sind, sind die Zähne 42 über den gesamten Umfang des Rings 40 angeordnet. Der Ratschenring 40 weist eine durchgehende hexagonale Öffnung 44 auf, die symmetrisch zu der Achse 32 ist und so ausgelegt ist, daß sie auf einen festzuziehenden hexagonalen Schraubenkopf paßt. In einer Aussparung 50 des Hebels 30 ist eine mehrzahnige Sperrklinke 46 mit Zähnen 48 angeordnet, wobei die Sperrklinke 46 durch eine zwischen der Sperrklinke 46 und der oberen Wand der Aussparung 50 angeordnete Feder 52 gegen die Ratschenzähne 42 gedrückt wird. Die Sperrklinken-Zähne 48 und die Ratschenzähne 42 haben eine solche Richtung, daß sie ineinander eingreifen und der Ratschenring 40 (und damit die hexagonale Öffnung 44) im Uhrzeigersinn angetrieben wird, wenn der Hebel 30 bei einem Vorwärtshub des Drehmomentschlüssels (bei dem die Sperrklinke gegen die linke Wand der Aussparung 50 gedrückt wird) im Uhrzeigersinn geschwenkt wird; bei einem Rückwärtshub des Drehmomentschlüssels dagegen lösen sich die Zähne voneinander, und wird die Sperrklinke 46 nach der oberen Wand der Aussparung 50 bewegt, damit der Hebel 30 entgegengesetzt zu dem (auf ein Befestigungs­ element aufgesteckten) stationären Ratschenring 40 geschwenkt werden kann.

Der Ausgangshebel 30 wird durch zwei Seitenplatten 54 und 56, von denen eine in der Fig. 5 im Detail wiedergegeben ist, in den Drehmomentschlüssel zurück­ gehalten. Die Seitenplatten, zwischen denen der Hebel 30, die Ratsche 40 und die Sperrklinke 46 angeordnet sind, werden durch zwei Schraubbefestigungen 57, 58 zusammen­ gehalten. Ein ringförmiger Flansch 60 erstreckt sich in axialer Richtung (bezüglich der Achse 32) auf beiden Seiten der Ratsche 40, und der äußere Umfang jedes Flanschs 60 dreht sich in einer entsprechenden kreis­ förmigen Öffnung 62, die in jeder der Seitenplatten 54, 56 angebracht ist. Jeder Flansch 60 enthält die durch­ gehende Öffnung 44. Die Platten 54 und 56 weisen nach innen überstehende Oberflächen 64, 66 auf, die aneinander anliegen, wenn die zwei Seitenplatten angebracht sind, und die zusammenwirken, um die vordere und hintere Wand einer Aussparung zu bilden, in der der Ausgangshebel 30 angeordnet ist, wodurch eine Verletzung einer Bedienungs­ person verhindert wird, deren Finger sonst von dem sich bewegenden Hebelarm eingeklemmt werden könnten.

Die Einheit aus den zwischen den Seitenplatten 54, 56 angeordneten Hebelarm 30 und dem Ratschenmechanismus stellt eine Kopfstruktur H des Drehmomentschlüssels dar. Diese Kopfstruktur wird getrennt von dem Körper des Dreh­ momentschlüssels zusammengebaut, und der Kopf wird dann durch zwei Haltestifte 68, 70 mit dem Drehmomentschlüssel verbunden, wobei diese Haltestifte in Öffnungen 72, 74 und 76, 78 eingeschoben werden, die in beiden Seiten­ platten und in beiden Seiten des Gehäuses 10 angebracht sind. Wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, wird der Kopf dabei zwischen zwei auf beiden Seiten des Gehäuses 10 nach unten überstehenden Flanschen 80 angeordnet und durch die Haltestifte 68, 70 festgehalten, das heißt, mit dem Drehmomentschlüssel-Körper verbunden. Die Haltestifte werden durch federbelastete Kugelsperren festgehalten, und können durch Krafteinwirkung in Richtung ihrer Achse entfernt werden, um den Kopf von dem Drehmomentschlüssel abzunehmen, wenn dies gewünscht wird.

Es ist vorgesehen, den Drehmomentschlüssel der vor­ liegenden Erfindung nit einer Vielzahl von Köpfen H aus­ zurüsten, von denen jeder eine hexagonale Öffnung 44 von verschiedener Größe aufweist. Da die hexagonale Öffnung unmittelbar auf den Kopf einer festzuziehenden Schraube paßt, und da die Schraubenkopfgrößen (gemessen von hexagonaler Fläche zu hexagonaler Fläche) verschieden sind, je nach der Größe der Schraube, wird ein Satz von Köpfen H bei dem Drehmomentschlüssel dieser Erfindung vorgesehen; und die hexagonalen Öffnungen in diesem Satz von Köpfen können von beispielsweise 1′′ bis 2 3/8′′ (gemessen von einer hexagonalen Fläche bis zu der gegenüberliegenden hexagonalen Fläche) reichen und einem Satz von Standard-Schraubenkopfgrößen entsprechen.

Die Köpfe H können auch verschiedene Hebelarmlängen aufweisen, um das maximale Ausgangsdrehmoment des Dreh­ momentschlüssels zu verändern oder zu begrenzen. (Die Hebelarmlänge L ist definiert als der senkrechte Abstand zwischen der Achse 32 der hexagonalen Öffnung und der Wirkungslinie X der Zahnstange, wobei die Wirkungslinie X eine Verlängerung der Achse der Kolbenstange 16 und außerdem die Teilungslinie der Zahnstange ist). Durch Verwendung verschiedener Hebelarmlängen kann das Ausgangsdrehmoment des Drehmomentschlüssels begrenzt werden, um zu verhindern, daß auf eine Schraube oder eine Antriebsstange ein zu hohes Drehmoment ausgeübt wird. Beispielsweise erzeugt der Drehmomentschlüssel bei einem bestimmten Fluiddruck P, der auf den Kolben 14 wirkt, und einem Kopf H mit einer Hebelarmlänge L, ein maximales Drehmoment T₁. Falls dieses Drehmoment T₁ größer als gewünscht ist, kann ein niedrigeres Drehmoment T₂ erhalten werden, wenn ein Kopf H₂ nit kleinerer Hebelarm­ länge L₂ verwendet wird. Das niedrigere Drehmoment wird vielleicht gewünscht, um eine Überlastung einer Schraube (infolge der Größe der Schraube oder der vorgesehenen Anwendung) oder einer kleinen Treibstange (von beispiels­ weise 1′′) bei Verwendung eines hexagonalen/quadratischen Antriebsstangen-Adapters zu vermeiden.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, ist ein Positionierungsfinger 82 an der abfallenden vorderen Oberfläche der Zahnstange 24 befestigt. Der Positionie­ rungsfinger 82 ist länger als der Fuß der Zähne 34 des Zahnkranzes bzw. länger als die Spitze der Zähne 36 der Zahnstange, und er dient dazu, die richtige Positionierung der Zähne entsprechend der Fig. 1 beim Einsetzen des Kopfes sicherzustellen, so daß während der Betätigung des Drehmomentschlüssels alle Zähne des Zahn­ segments nacheinander zum Eingriff kommen. Wenn versucht würde, bein Einsetzen eines Kopfes H in den Drehmoment­ schlüssel den Hebelarm 30 bezüglich der Zahnstange falsch zu positionieren (beispielsweise, wenn der Hebelarm im Uhrzeigersinn so geschwenkt würde, daß der mittlere Zahn 34(a) des Hebelarms auf der rechten Seite der letzten Zahnstangen-Zahns 36(a) wäre), würde der Positionierungs­ finger 82 gegen den Fuß zwischen den Hebelarm-Zähnen stoßen und verhindern, daß der Hebelarm richtig in den Drehmomentschlüssel eingesetzt werden kann und der Kopf H richtig an den Drehmomentschlüssel befestigt werden kann. Nur wenn der Hebelarm und die Zahnstange sich in der richtigen relativen Position befinden, in der alle Zähne nacheinander eingreifen, wie dies in der Fig. 1 gezeigt ist, läßt der Positionierungsfinger 82 zu, daß der Hebelarm richtig eingesetzt wird und der Kopf richtig an dem Drehmomentschlüssel befestigt wird.

An jeder der Seitenplatten 56, 58 ist eine Schutz­ platte 83 mit Schrauben befestigt. Wenn der Kopf H mit der richtigen Ausrichtung in den Drehmomentschlüssel ein­ gesetzt wird, sind die Schutzplatten 83 auf der linken Seite angeordnet, wie dies in der Fig. 1 gezeigt ist, und in eine in der Kammer 26 angebrachte Aussparung ein­ geschoben. Wenn jedoch versucht wird, den Kopf H mit einer Ausrichtung einzusetzen, die gegenüber der richtigen Ausrichtung um 180° gedreht ist, befinden sich die Schutzplatten 83 auf der rechten Seite und stoßen gegen die rechte Seite der Körpers 10 des Drehmoment­ schlüssels, wodurch verhindert wird, daß der Kopf richtig sitzt und die Bohrungen übereinstimmen, so daß die Stifte 68, 70 nicht eingeschoben werden können. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Hebelarm 30 und seine Zähne 34 richtig eingesetzt werden, so daß sie mit der Zahn­ stange richtig zusammenwirken und die Kraft über eine konstante Hebelarmlänge L und in konstanter Richtung übertragen wird.

Der Drehmomentschlüssel weist ein unversetztes Rückwirkungselement 84 auf, das mittels eines Haltestifts 85 an dem Drehmomentschlüssel-Körper 10 befestigt ist, wobei dieser Haltestift in eine Öffnung des Rückwirkungs­ elements 84 und in zwei Öffnungen 86 der über den Körper 10 überstehenden Flansche 88 eingeschoben ist. Eine federbelastete Kugelsperre hält den Stift 85 fest. Das Rückwirkungselement 84 dient zur Abstützung des Dreh­ momentschlüssels, wenn in der "Ebene" des Drehmoment­ schlüssels eine Abstützfläche vorhanden ist. (Der Körper des Drehmomentschlüssels hat eine gewisse Dicke und kann daher nicht als theoretische Ebene angesehen werden, aber der Ausdruck "Ebene" wird benutzt, um den Dickenbereich des Drehmomentschlüssels zu bezeichnen.) Diese Situation kann vorkommen, beispielsweise wenn der Drehmoment­ schlüssel in der flachen Ausführungsform verwendet wird, um eine Schraube in einer Gruppe von Schrauben, wie beispielsweise in einer ringförmigen Anordnung von Schrauben festzuziehen. Wenn die hexagonale Öffnung 44 auf den Kopf einer solchen Schraube aufgeschoben ist, kann sich das Rückwirkungselement 84 auf einer hexagonalen Fläche einer benachbarten Schraube abstützen. Wenn der Drehmomentschlüssel bei versetzter Anordnung (mit einem in der hexagonalen Öffnung angebrachten hexagonalen/quadratischen Antriebsstangen-Adapter) ver­ wendet wird, kann der Rückwirkungsfuß 84 ebenfalls noch als Rückwirkungselement verwendet werden, wenn eine geeignete Abstützfläche vorhanden ist. Beispielsweise kann der Drehmomentschlüssel bei versetzter Anordnung verwendet werden, um eine Schraube festzuziehen, die an einer tiefer liegenden Stelle in einer Struktur angeordnet ist. Dabei kann eine Abstützfläche auf der Struktur in der "Ebene" des Drehmomentschlüssels vor­ handen sein, auf der sich das Rückwirkungselement 84 abstützen kann. Dabei ist anzumerken, daß das Rück­ wirkungselement 84 um 180° gedreht werden kann, bis in die in der Fig. 1 mit dünnem Strich wiedergegebene Position, um den Bereich des Rückwirkungselements zu vergrößern, damit es sich auf einer entfernteren Oberfläche in der "Ebene" des Drehmomentschlüssels abstützen kann Um das Rückwirkungselement 84 um 180° zu drehen, wird der Stift 85 entfernt, wozu genügend Kraft in Achsrichtung auf ihn ausgeübt wird, und danach das Element 84 zwischen den Flanschen des Körpers heraus­ genommen, um 180° gedreht, und wieder eingesetzt, und schließlich der Stift 85 wieder eingesetzt. Das Rück­ wirkungselement 84 ist ein dauernder Zusatz des Dreh­ momentschlüssel-Körpers 10, so daß es immer zur Verfügung steht, wenn eine geeignete Oberfläche vorhanden ist, auf der es sich abstützen kann.

Wenn keine geeignete Oberfläche vorhanden ist, auf der sich das Rückwirkungselement 84 abstützen kann, kann an dem Drehmomentschlüssel ein zweites, versetztes Rückwirkungselement angebracht werden, das sich auf einer entfernten Oberfläche abstützen kann. Dazu ist ein Keil 90 um das zylindrische linke Ende des Körpers 10 herum vorgesehen, an dem ein versetztes Rückwirkungselement befestigt werden kann. Das versetzte Rückwirkungselement weist einen zylindrischen Kragen 92 mit einem dem Keil 90 entsprechenden inneren Keil auf, um das versetzte Rückwirkungselement auf den Drehmomentschlüssel zu befestigen. In den Kragen 90 ist eine Feststellschraube 94 angeordnet, die in eine in der Mitte des Keils angebrachte ringförmige Nut eingreift, um den Kragen 92 auf dem Drehmomentschlüssel festzustellen. Der Kragen 92 weist außerdem einen langen Rückwirkungarm auf, der zur Abstützung auf einer entfernten Abstützfläche bestimmt ist. Der Kragen 92 und der Arm 96 sind in der Fig. 1 mit dünnem Strich wiedergegeben. Der Arm 96 ist in der Zeichenebene wiedergegeben, aber der Kragen 92 und der Arm 96 können in jeder Position bis zu 360° um den Dreh­ momentschlüssel herum angeordnet werden. Wenn das ver­ setzte Rückwirkungselement verwendet wird, wird es vor­ zugsweise so positioniert, daß der Arm 96 parallel zu der Achse 32 ist. Das versetzte Rückwirkungselement wird im allgemeinen nur verwendet, wenn keine Abstützfläche für das unversetzte Rückwirkungselement 84 vorhanden ist. Daher ist nicht vorgesehen, daß das versetzte Rück­ wirkungselement ein dauerndes Teil des Drehmoment­ schlüssel-Körpers ist.

Im Folgenden wird auf die Fig. 6 und 7 Bezug genommen, in denen eine hexagonale/quadratische Adapter­ stange 98 für den Drehmomentschlüssel wiedergegeben ist. Die Adapterstange 98 weist einen hexagonalen Abschnitt 100 und einen quadratischen Abschnitt 102 auf, die über einen zylindrischen Teil 104 miteinander verbunden sind. Der quadratische Abschnitt weist eine Kugelsperre auf, um aufzusteckende Buchseneinsätze festzuhalten. Auf den hexagonalen Abschnitt 100 ist mittels einer Schraube 108 eine schwenkbare Halteplatte 106 befestigt. Der hexagonale Abschnitt 100 weist eine federbelastete Kugel­ sperre 110 auf, die in irgendeine der drei halbkugel­ förmigen Aussparungen auf der unteren Seite der Halte­ platte 106 eingreift. Die Halteplatte 106 dient dazu, den hexagonalen/quadratischen Adapter in dem Drehmoment­ schlüssel festzuhalten. Die Halteplatte 106 wird zunächst so positioniert, daß die Sperre 110 in die mittlere der drei Aussparungen der Halteplatte eingreift, und dann wird der hexagonale Abschnitt 100 in die hexagonale Öffnung 44 des Drehmomentschlüssels eingeschoben, wobei sich die Halteplatte gerade bis über den Flansch 60 erstreckt. Die Halteplatte wird dann so um die Schraube 108 geschwenkt, daß die Kugelsperre 110 in die eine oder die andere der äußeren Aussparungen des Halteplatte eingreift und die Halteplatte über den Flansch 60 über­ steht, wodurch verhindert wird, daß der Adapter 98 aus den Drehmomentschlüssel herausgleitet.

Beim Betrieb hat der Drehmomentschlüssel der vor­ liegenden Erfindung den wichtigen Vorteil, daß die Länge L des Hebelarms über den gesamten Betätigungshub des Drehmomentschlüssels tatsächlich konstant bleibt, und daß der Angriffspunkt, die Richtung und der Winkel der auf den Hebelarm wirkenden Kraft ebenfalls konstant bleiben. Die Länge L des Hebelarms ist definiert als der Abstand zwischen der Teilungslinie X der Zahnstange und der Achse 32 der hexagonalen Öffnung 44 (die mit der Achse der festzuziehenden Schraube zusammenfällt). Es ist wichtig, anzumerken, daß die Zahnstangen-Teilungslinie X bei einem Punkt I der Linie L tangential zu der Teilungslinie P des Hebelarm-Zahnsegments 34 verläuft, und daß die Linie L, die senkrecht zu X ist, sowohl durch diesen Tangenten­ punkt I, als auch durch die Achse 32 verläuft; und daß eine Linie, die senkrecht zu der Tangente an der Kontaktfläche zwischen den Zähnen von Zahnstange und Zahnsegment ist, durch I verläuft. Dies stellt sicher, daß die Richtung, unter dem die Kraft von der Zahnstange auf den Hebelarm übertragen wird, tatsächlich immer einen Winkel von 90° mit der Linie L bildet, und daß die Länge L des Hebelarms während der gesamten Betätigung des Dreh­ momentschlüssels konstant bleibt. Der Zahnstangen/ Zahnsegment-Mechanismus der vorliegenden Erfindung weist also die wichtigen Vorteile auf, daß die Hebelarmlänge konstant ist, und daß der Winkel und die Richtung der Kraft konstant sind, wodurch mit diesem Drehmoment­ schlüssel eine größere Betriebsgenauigkeit als mit den bisherigen Drehmomentschlüsseln dieser Art erreicht wird.

Wir nehmen nun auf die Fig. 8 und 9 Bezug, in denen eine zweite Ausführungsform des Hebelarm-Antriebs aus Zahnstange und Zahnsegment der vorliegenden Erfindung wiedergegeben ist. Die Ausführungsform der Fig. 8 und 9 ist für einen kleinen Handdrehmomentschlüssel (von ungefähr 20 cm Länge und ungefähr 10 cm Höhe) bestimmt, und sie weist nur einen, fest eingebauten Antriebskopf auf. Der einteilige Körper 112 enthält einen Kolben 114, eine Kolbenstange 116, einen Verschlußstopfen 118, eine Abdichtungsmanschette 112, eine Schulter 122, und eine Zahnstange 124, wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 und 2, aber von einer an diese zweite Ausführungsform angepaßten Größe. Dieser Drehmomentschlüssel weist eine Kammer 126 auf, in der die Zahnstange gleitet und über Zahnstangen-Zähne 130, die in Hebelzähne 132 eingreifen, einen Ausgangshebel 128 antreibt. Die Hebelzähne 132 bilden ein Zahnsegment. Die Kammer 126 wird gebildet von einer hinteren Wand 134, die ein Bestandteil des Dreh­ momentschlüssel-Körpers 112 ist, und von einer vorderen Deckplatte 136, die mittels einer Reihe von Schrauben 138 an der hinteren Wand befestigt ist, wobei diese Schrauben 138 auf dem Umfang der hinteren Wand und den Umfang der Deckplatte angeordnet sind. Der Hebel 128 weist in einer kreisförmigen Öffnung 142 einen Ratschenring 140, und in einer Aussparung 146 eine federbelastete Sperrklinke 144 auf. Der Ratschenring 140 hat einen ringförmigen Flansch 148, der sich auf der vorderen Seite des Drehmoment­ schlüssels durch die kreisförmige Öffnung 150 in der vorderen Deckplatte 136, und auf der hinteren Seite des Drehmomentschlüssels durch eine ähnliche kreisförmige Öffnung in der hinteren Wand 134 erstreckt. Bei dem zusammengebauten Drehmomentschlüssel werden der Ausgangs­ hebel und die Ratsche zwischen der vorderen Deckplatte und der hinteren Wand festgehalten, wobei sie um die Achse 152 geschwenkt werden können. Der Flansch 148 weist einen hexagonalen Durchgang 153 auf, in dem ein hexagonaler/quadratischer Stangenadapter, wie beispiels­ weise der in den Fig. 6 und 7 wiedergegebene Adapter 98 mit Sicherungsplatte 106 angebracht wird. Da dieser Drehmomentschlüssel in erster Linie für die versetzte Anwendung bestimmt ist, weist er ein versetztes Rück­ wirkungselement in Form eines auf den Körper 112 vor­ gesehenen Keils 154 auf, auf den ein mit einem Keil ver­ sehener Kragen 156 paßt, an den ein Rückwirkungsarm 158 befestigt ist. Der Kragen und der Rückwirkungsarm ent­ sprechen den Kragen 92 und den Rückwirkungsarm 96 der Fig. 1.

Bei der Ausführungsform der Fig. 8 und 9 sind keine austauschbaren Köpfe vorgesehen, in dem Sinne, daß wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 der Kopf abgenommen und ausgetauscht werden kann. Wenn gewünscht, kann jedoch der Hebelarm 128 durch einen oder mehrere ähnliche Hebelarme ersetzt werden, die die gleiche Hebelarmlänge L, aber verschieden große Ratschen und hexagonale Öffnungen haben. Der Drehmomentschlüssel der Fig. 8 und 9 hat den Zahnstangen/Zahnsegment- Antriebsmechanismus der Ausführungsform der Fig. 1, und daher auch die damit verbundenen vorteilhaften Merkmale, nämlich eine konstante Hebelarmlänge L, sowie eine konstante Richtung, einen konstanten Winkel und einen konstanten Angriffspunkt der Antriebskraft.

Beide vorstehend beschriebenen Drehmomentschlüssel- Ausführungsformen weisen zwar hexagonale Öffnungen in den Drehmomentschlüssel-Köpfen auf, aber es können selbst­ verständlich alle gewünschten polygonalen Öffnungen vor­ gesehen werden.

Claims (14)

1. Drehmomentschlüssel, der dazu bestimmt ist, ein Drehmoment auf ein Befestigungselement zu geben, aus:

• - einem Gehäuse (10, 112);
• - einer in den besagten Gehäuse angeordneten Zahnstange (24, 124) zum Übertragen einer Antriebskraft, wobei die besagte Zahnstange eine Teilungslinie X auf­ weist;
• - einem in dem besagten Gehäuse (10, 112) angeordneten Antriebsmittel zum Übertragen einer Antriebskraft auf die besagten Zahnstange (24, 124) ;
• - einem Hebelarm (30, 128) zum Übertragen eines Ausgangsdrehmoments von dem besagten Drehmomentschlüssel auf ein Befestigungselement, wobei der besagte Hebelarm ein Zahnsegment (34, 132) aufweist, das im Eingriff mit Zähnen (36, 130) der besagten Zahnstange (24, 124) steht, und wobei das besagte Zahnsegment (34, 132) eine Teilungslinie P hat;
• - einer Ausgangsratsche, die in den besagten Hebel­ arm (30, 128) an einer von den besagten Zahnsegment (34, 132) entfernten Stelle angeordnet ist;
  wobei die besagte Ausgangsratsche eine Drehachse (32, 152) aufweist, um die der besagte Hebelarm (30, 128) geschwenkt wird;
  wobei der besagte Hebelarm (30, 128) eine tatsäch­ lich konstante Hebelarmlänge L aufweist, die sich längs einer Linie von der besagten Drehachse (32, 152) bis zu dem Tangentenpunkt zwischen der besagten Teilungslinie X und der besagten Teilungslinie P erstreckt, und einen Winkel von 90° nit der Achse des besagten Antriebsmittels bildet, wodurch die Antriebskraft unter einem Winkel von 90° bezüglich der besagten Linie auf den besagten Hebelarm (30, 128) übertragen wird; und
• - einem mit den besagten Gehäuse verbundenen Rück­ wirkungsmittel, um die Rückwirkung des Drehmoment­ schlüssels aufzufangen.

2. Drehmomentschlüssel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aufweist:

• - einen abnehmbaren Kopf (H), der mit den besagten Gehäuse (10) verbunden ist, wobei der besagte Hebelarm (30) und die besagte Ratsche Bestandteile des besagten abnehmbaren Kopfes (H) sind; und
• - ein an der besagten Zahnstange (24) befestigtes erstes Positionierungsmittel (82), um sicherzustellen, daß beim Einsetzen eines abnehmbaren Kopfes (H) in das besagte Gehäuse (10) das besagte Zahnsegment (34) relativ zu der besagten Zahnstange (24) richtig positioniert wird.

3. Drehmomentschlüssel gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er aufweist:

• - ein an dem besagten abnehmbaren Kopf (H) befestigtes zweites Positionierungsmittel, um sicher­ zustellen, daß beim Einsetzen des besagten abnehmbaren Kopfes (H) in das besagte Gehäuse dieser besagte abnehmbare Kopf (H) richtig ausgerichtet ist.

4. Drehmomentschlüssel gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte abnehmbare Kopf (H) aufweist:

• - eine erste und eine zweite Seitenplatte (54, 56), die miteinander verbunden sind;
  wobei der besagte Hebelarm (30) und die besagte Ratsche zwischen den besagten Seitenplatten (54, 56) angeordnet sind; und
  wobei jede der besagten Seitenplatten (54, 56) eine kreisförmige Öffnung (62) hat, um die Flanschverlängerung (60) auf beiden Seiten der besagten Ratsche aufzunehmen;
• - eine polygonale Öffnung (44) in der besagten Ratsche und den besagten Flanschen (60); und
• - Stifte (76, 78) zum Befestigen des besagten Kopfes (H) an dem besagten Gehäuse (10).

5. Drehmomentschlüssel gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er aufweist:

• - einen polygonalen/quadratischen Adapter (98), der in der besagten polygonalen Öffnung (44) angebracht wird, wobei der besagte Adapter (98) einen polygonalen Abschnitt (100) und einen quadratischen Abschnitt (102) aufweist, die eine gemeinsame Achse haben; und
• - ein Haltemittel (106), das an den Ende des besagten polygonalen Abschnitts (100) befestigt ist, um den besagten Adapter (98) in der besagten polygonalen Öffnung (44) festzuhalten.

6. Drehmomentschlüssel gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß:

• - das besagte Haltemittel eine Platte (106) auf­ weist, die an den besagten polygonalen Abschnitt (100) schwenkbar befestigt ist und in Positionen gebracht werden kann, in denen sie über einen der besagten Flansche übersteht oder innerhalb der besagten poly­ gonalen Öffnung (44) angeordnet ist.

7. Drehmomentschlüssel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aufweist:

• - ein Führungsmittel (27) in dem besagten Gehäuse, um die besagte Zahnstange (24) zu führen.

8. Fluidbetätigter Drehmomentschlüssel, der dazu bestimmt ist, ein Drehmoment auf ein Befestigungselement zu geben, aus:

• - einem Gehäuse (10, 112);
• - einem in dem besagten Gehäuse (10, 112) angebrachten, fluidbetätigten Kolben, der infolge des auf ihn gegebenen Fluiddrucks eine Hin- und Herbewegung aus­ führt;
• - einer Kolbenstange (16, 116), die von einen Ende des besagten Kolbens (14, 114) ausgeht, wobei die besagte Kolbenstange eine Achse aufweist;
• - einer an der besagten Kolbenstange (16, 116) befestigten Zahnstange (24, 124), wobei die besagte Zahnstange eine Teilungslinie X aufweist, die mit der Achse der besagten Kolbenstange zusammenfällt;
• - einen von dem besagten Gehäuse (10, 112) getragenen Ausgangshebelarm (30, 128) zum Übertragen eines Ausgangsdrehmoments von den besagten Drehmoment­ schlüssel auf ein Befestigungselement, wobei der besagte Hebelarm (30, 128) ein Zahnsegment (34, 132) aufweist, das im Eingriff mit Zähnen (36, 130) der besagten Zahnstange (24, 124) steht, und wobei das besagte Zahnsegment eine Teilungslinie P aufweist;
• - einer Ausgangsratsche (40, 140), die in dem besagten Hebelarm (30, 128) an einer von dem besagten Zahnsegment (34, 132) entfernten Stelle angeordnet ist, wobei die besagte Ausgangsratsche eine Drehachse (32, 152) aufweist, um die der besagte Hebelarm (30, 128) geschwenkt wird;
  wobei der besagte Hebelarm (30, 128) eine tatsäch­ lich konstante Hebelarmlänge L aufweist, die sich längs einer Linie von der besagten Drehachse (32, 152) bis zu dem Tangentenpunkt zwischen der besagten Teilungslinie X und der besagten Teilungslinie P erstreckt, und einen Winkel von 90° mit der Achse des besagten Kolbenstange (16, 116) bildet, wodurch die Antriebskraft unter einem Winkel von 90° bezüglich der besagten Linie auf den besagten Hebelarm übertragen wird;
• - einem mit dem besagten Gehäuse verbundenen Rück­ wirkungsmittel (84), das eine unversetzte Abstützung des besagten Drehmomentschlüssels ermöglicht; und
• - einem Befestigungsmittel auf dem besagten Drehmomentschlüssel zum Anbringen eines versetzten Rück­ wirkungselements (96, 158) an den besagten Drehmoment­ schlüssel, über das das Gehäuse des besagten Drehmoment­ schlüssels abgestützt wird.

9. Drehmomentschlüssel gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er aufweist:

• - einen abnehmbaren Kopf (H), der mit den besagten Gehäuse (10) verbunden ist, wobei der besagte Hebelarm (30) und die besagte Ratsche Bestandteile des besagten abnehmbaren Kopfes (H) sind; und
• - ein an der besagten Zahnstange (24) befestigtes erstes Positionierungsmittel (82), um sicherzustellen, daß bein Einsetzen eines abnehmbaren Kopfes (H) in das besagte Gehäuse das besagte Zahnsegment (34) relativ zu der besagten Zahnstange (24) richtig positioniert ist.

10. Drehmomentschlüssel gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß er aufweist:

• - ein an den besagten abnehmbaren Kopf (H) befestigtes zweites Positionierungsmittel, um sicher­ zustellen, daß bein Einsetzen des besagten abnehmbaren Kopfes (H) in das besagte Gehäuse dieser besagte abnehmbare Kopf (H) richtig ausgerichtet ist.

11. Drehmomentschlüssel gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte abnehmbare Kopf (H) aufweist:

• - eine erste und eine zweite Seitenplatte (54, 56), die miteinander verbunden sind;
  wobei der besagte Hebelarm (30) und die besagte Ratsche zwischen den besagten Seitenplatten (54, 56) angeordnet sind; und
  wobei jede der besagten Seitenplatten (54, 56) eine kreisförmige Öffnung (62) hat, um die auf beiden Seiten der besagten Ratsche vorhandenen Flansche (60) auf­ zunehmen;
• - eine polygonale Öffnung (44) in der besagten Ratsche und den besagten Flanschen (60); und
• - Stifte (76, 78) zum Befestigen des besagten Kopfes (H) an dem besagten Gehäuse (10).

12. Drehmomentschlüssel gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß er aufweist:

• - einen polygonalen/quadratischen Adapter (98), der in der besagten polygonalen Öffnung (44) angebracht wird, wobei der besagte Adapter (98) einen polygonalen Abschnitt (100) und einen quadratischen Abschnitt (102) aufweist, die eine gemeinsame Achse haben; und
• - ein Haltemittel (106), das an dem Ende des besagten polygonalen Abschnitts (100) befestigt ist, um den besagten Adapter (98) in der besagten polygonalen Öffnung (44) festzuhalten.

13. Drehmomentschlüssel gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß:

• - das besagte Haltemittel eine Platte (106) auf­ weist, die an den besagten polygonalen Abschnitt (100) schwenkbar befestigt ist und in Positionen gebracht werden kann, in denen sie über einen der besagten Flansche übersteht oder innerhalb der besagten poly­ gonalen Öffnung (44) angeordnet ist.

14. Drehmomentschlüssel gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er aufweist:

• - eine Führung (28) in den besagten Gehäuse (10), um die besagte Zahnstange (24) zu führen.