DE4446415A1 - Trennbare Kupplung zwischen zwei Teilen eines Werkzeugs, und entsprechendes Werkzeug zum Drehen von Schrauben oder Muttern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine trennbare Kupplung zwischen einem Außenprofilteil und einem Innenprofilteil eines Werkzeugs zum Drehen einer Schraube oder einer Mutter.

Gegenwärtige Kupplungen verwenden einen Verbindungs- Außenvierkant und einen zugeordneten Verbindungs-Innenvier­ kant, die beispielsweise durch die Norm ISO 1174 definiert sind. Der Außenvierkant ist im allgemeinen mit dem Körper des Werkzeugs fest verbunden und kann sich in den Innenvier­ kant eines Einsatzes legen, der ferner ein Mitnahmeprofil aufweist, das anzuziehenden Schrauben oder Muttern angepaßt ist, wobei dieser Einsatz Teil einer Familie von Einsätzen sein kann, die der Abmessung des betrachteten Mitnahme-Au­ ßenvierkants zugeordnet sind.

Bei diesen Kupplungen ist das zerbrechlichste Teil der Außenvierkant, der für einen gegebenen Platzbedarf ein ga­ rantiertes Drehmoment liefern kann, das durch Normen, bei­ spielsweise die Norm ISO 3316, definiert ist.

Es existieren in der Praxis standardisierte Abmessungen für Außenvierkante und diese Abmessungen sind notwendiger­ weise voneinander entfernt, um zu vermeiden, daß ein Außen­ vierkant einer gegebenen Abmessung über seine Diagonale einen Innenvierkant mit einer unmittelbar darüberliegenden Abmessung mitnehmen kann. Anders ausgedrückt, muß die Diago­ nale eines Außenvierkants kleiner als die Seite des Innen­ vierkants sein, der die unmittelbar darüberliegende Abmes­ sung hat.

Daraus folgt, daß die Drehmomente, die die Vierkante erzeugen können, sehr weit voneinander entfernt sind.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Kupplung, die bei gegebenem Platzbedarf ein Drehmoment entwickeln kann, das deutlich höher ist als dasjenige, das einem Vier­ kant gleichen Platzbedarfs entspricht, und ungefähr auf halbem Abstand zwischen den Drehmomenten liegt, die ein solcher Vierkant und ein Vierkant mit unmittelbar darüber liegenden Abmessungen liefert.

Hierzu ist die Kupplung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der beiden Teile im Querschnitt ein gewelltes Profil mit acht Bergen und acht Tälern zeigt, bei welchem die folgenden Relationen verifi­ ziert sind:
R1/R2 ist gleich 1,2, auf ± etwa 5%, und
R/r liegt zwischen etwa 2 und 2,6,
wobei: R1 der Radius des Umkreises des Profils,
R2 der Radius des Inkreises des Profils,
R der Krümmungsradius der Wellentäler, und
r der Krümmungsradius der Wellenberge ist.

Die Kupplung gemäß der Erfindung kann eine oder mehrere der folgenden Merkmale haben:
die Querschnittsfläche des gewellten Profils ist über die Nutzhöhe des entsprechenden Teils im wesentlichen kon­ stant,
das Teil ist das Teil mit Innenprofil und das Profil nimmt mit etwa den funktionellen Spielen einen normierten Außenvierkant auf,
das Wellenprofil ist vollständig durch Kreisbögen ge­ bildet, die sich tangential aneinander anschließen, beide Teile zeigen das Wellenprofil, wobei das Profil des Außenprofilteils mit etwa den funktionellen Spielen zu dem des Innenprofilteils konjugiert ist.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Werkzeug zum Drehen einer Schraube oder einer Mutter, welches ein erstes Teil, das für eine Aufnahme eines Drehmoments eingerichtet ist und ein gewelltes Profil, wie oben definiert, zeigt, und wenigstens ein zweites Teil zur Übertragung des Drehmoments des ersten Teils auf die Schraube oder Mutter aufweist, wobei das zweite Teil mit etwa den funktionellen Spielen ein gewelltes Mitnahmeprofil aufweist, das zu demjenigen des ersten Teils konjugiert ist.

Bei einem solchen Werkzeug können die beiden gewellten Profile zueinander benachbarte Härten haben, und insbesonde­ re Härten der Größenordnung 40 bis 50 HRC (Härte Rockwell C).

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Be­ zugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Auf die­ ser zeigt

Fig. 1 in auseinandergezogener Seitenansicht ein Werk­ zeug gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 die Erzeugung des Mitnahmeprofils gemäß der Erfindung.

Das in Fig. 1 dargestellte Werkzeug ist ein Knarren­ schlüssel mit einer Stange 2 und einem Außenprofil-Steck­ ansatz 3. Die Stange 2 weist an einem Ende einen Griff 4 und am anderen Ende einen Kopf 5 auf, in welchem ein mit dem Steckansatz 3 verbundener Knarrenmechanismus aufgenommen ist. Der Steckansatz weist über seine außerhalb des Kopfes 5 liegende gesamte aktive Höhe ein konstantes Mitnahmeprofil auf, das im einzelnen weiter unten beschrieben wird.

Das Werkzeug 1 ist zur Vervollständigung durch einen einen Aufsatz bildenden Steckschlüsseleinsatz 6 bestimmt, der Teil einer Familie von Schlüsseleinsätzen bildet. Jeder von ihnen weist in einem Endabschnitt 7 ein Innenprofil, welches mit etwa den funktionellen Spielen zu dem Profil des Außenprofilteils 3 konjugiert ist, und in seinem anderen Endabschnitt 8 ein Mitnahmeprofil für eine Schraube oder Mutter, beispielsweise einen Innensechskant, auf.

Das Mitnahmeprofil des Außenprofilteils 3 (Fig. 2) ist ein gewelltes Profil mit acht gerundeten Scheiteln 10, die durch acht gerundete Ausnehmungen 11 getrennt sind. Das Profil 9 ist gänzlich durch Kreisbögen gebildet, die tangen­ tial, im Wechsel zwischen konvex und konkav, ohne scharfe Ecke aneinander anschließen. Die Fig. 2 stellt ein Achtel des Profils 9, d. h. die Erzeugung dieses Profils über einen Mittelspunktwinkel a von 45°, genommen zwischen zwei von der Mitte O des Profils ausgehenden Radien 12 und 13, dar.

Das Profil 9 wird anhand folgender Daten definiert:
Radius R1 des Umkreises 14, der die Wellenberge 10 berührt und den Platz- bzw. Flächenbedarf des Profils defi­ niert,
Radius r der Kreise 15, die den Kreis 14 von innen berühren und die Wellenberge definieren. Die Kreise 15 sind auf Radien des Profils zentriert, die gegeneinander winkel­ mäßig um 45° versetzt sind, wie die Radien 12 und 13,
Radius R der Kreise 16, die den Kreis 15 berühren und die Wellentäler 11 definieren. Diese Kreise 16 sind auf die Winkelhalbierenden von Paaren von Radien, wie 12 und 13, zentriert,
Radius R2 des Inkreises 17, der die Wellentäler 11 berührt, und
Radius R des Kreises 18, der die Geraden 19, 20 be­ rührt, die ihrerseits den Kreis 16 berühren und Senkrechte zu den Radien 12 und 13 sind. Diese Abmessung R3 stellt die Halbseite des größten Vierkants dar, die in ein Innenprofil 9 eingeschrieben werden kann.

In der Praxis wird ausgehend von einer Absolutabmes­ sung, wie R1, das Profil 9 durch zwei andere der obigen Größen, beispielsweise R und r, vollständig definiert. Es kann auch, ausgehend von einer Absolutdimension, wie R1, durch zwei Verhältnisse dieser Größen definiert werden. Eine Art und Weise der Definition des Profils 9 besteht also in der Wahl von R1/R2 und R/r.

Gemäß der Erfindung wählt man R1/R2 im wesentlichen zu 1,2, auf etwa plus oder minus 5%, und R/r etwa zwischen 2 und 2,6.

Das auf diese Weise definierte Profil erweist sich für einen gegebenen Flächenbedarf besonders gut angepaßt an die Übertragung von höheren Drehmomenten, d. h. Drehmomenten, die deutlich über den Drehmomenten liegen, die durch einen Vier­ kant des gleichen Flächenbedarfes übertragen werden kann, zwischen zwei Teilen, die Teil eines Spann/Lösewerkzeugs sind. Solche Teile haben beide eine erhöhte Härte von glei­ cher Größenordnung, typischerweise von der Größenordnung 40 bis 50 HRC, d. h., daß sie, im Gegensatz zu den Schrauben und Muttern, die mit einer erheblich geringeren Härte ausgeführt sind, keine große Fließtendenz haben.

Dieses vorteilhafte Ergebnis rührt insbesondere von der Tatsache her, daß, wenn zwei Profile 9, ein Außenprofil und ein Innenprofil, zusammenwirken, die Kontakte zwischen die­ sen beiden Profilen in tangentialer Weise mit verminderten Punktbelastungen aufgrund der acht Berührpunkte und mit Berührkräften, die schräg sind und damit die Radialkomponen­ te vermindern, die das Innenprofil trachtet, bersten zu lassen, erfolgen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß ein wie oben erläutert definiertes Innenprofil einen herkömmlichen Außenvierkant mit Seiten von 2 × R3 aufnimmt und damit die Übertragung eines Drehmoments gestattet, das wenigstens demjenigen gleich ist, das der dem in Rede stehenden Außenvierkant entsprechende Innenvierkant übertragen würde.

Claims (8)

1. Trennbare Kupplung zwischen einem Außenprofilteil (3) und einem Innenprofilteil (7) eines Werkzeugs (1) zum Drehen einer Schraube oder Mutter, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der beiden Teile (3, 6) im Querschnitt ein gewelltes Profil (9) mit acht Bergen (10) und acht Tä­ lern (11) aufweist, bei welchem die folgenden Beziehungen verifiziert sind:
R1/R2 ist gleich 1,2 auf etwa ± 5%, und
R/r liegt etwa zwischen 2 und 2,6,
wobei: R1 der Radius des Umkreises (14) des Profils (9),
R2 der Radius des Inkreises (17) des Profils (9),
R der Krümmungsradius der Wellenböden (11), und
r der Krümmungsradius der Wellenberge (10) ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des gewellten Profils (2) über die gesamte nutzbare Höhe des entsprechenden Teils (3, 6) im wesentlichen konstant ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Teil das Teil (6) mit Innenprofil ist und daß das Profil (9), mit etwa funktionellen Spielen, einen normierten Außenvierkant aufnimmt.

4. Kupplung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gewellte Profil (9) voll­ ständig durch Kreisbögen (15, 16) gebildet ist, welche sich tangential aneinander anschließen.

5. Kupplung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teile (3, 6) das gewellte Profil (9) zeigen, wobei das Profil des Außenprofilteils (3), mit etwa funktionellen Spielen zu demjenigen des Innen­ profilteils (6) konjugiert ist.

6. Werkzeug (1) zum Drehen einer Schraube oder Mutter, mit einem ersten Teil (3), das der Aufnahme eines Drehmo­ ments angepaßt ist und ein gewelltes Profil (9), wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4 definiert, aufweist, und wenigstens einem zweiten Teil (6) zum Übertragen des Drehmo­ ments des ersten Teils auf die Schraube oder Mutter, wobei das zweite Teil, mit funktionellen Spielen, ein zu demjeni­ gen des ersten Teils konjugiertes gewelltes Mitnahmeprofil aufweist.

7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gewellten Profile (9) benachbarte Härten haben.

8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese Härten von der Größenordnung 40 bis 50 HRC sind.