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Die Erfindung betrifft im allgemeinen Maulschraubenschlüssel gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1 (siehe beispielsweise US-A-1 403 059) und im
besonderen einen solchen Schraubenschlüssel mit einem Schraubenschlüsselkopf mit
Treibflächen mit gezahnten Backen daran.
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Ein typischer Maulschraubenschlüssel besteht aus einer langgestreckten
Handhabe und einem Schraubenschlüsselkopf an einem von beiden oder an beiden
Enden, wobei der Kopf je zwei Backen mit glatten, planaren Treibflächen umfaßt,
die an einander gegenüberliegenden Seiten eines vieleckigen Befestigungselementes
angreifen.
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Der Nachteil eines solchen Schraubenschlüssels ist die nicht hinreichende
Greifkraft zwischen den Treibflächen und dem Befestigungselement. Infolgedessen
neigt der Schraubenschlüssel dazu, von dem Befestigungselement abzurutschen,
wenn ein Drehmoment auf dieses aufgebracht wird. Das könnte gefährlich sein.
Dadurch erhöht sich auch die Spannung in dem Befestigungselement, die
Schraubenschlüsselbacken könnten sich verformen und auseinandergedrückt werden, und die
Ecken des Befestigungselements können eingedrückt und/oder rund werden.
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In dem USA-Patent Nr. 1,403,059, das als den nächstliegenden Stand der
Technik darstellend betrachtet wird, wird ein Maulschraubenschlüssel mit zwei
einstückig durch einen Hals verbundenen Backen offenbart, wobei die Backen jeweils
Backen-Treibflächenabschnitte aufweisen, die in einem vorbestimmten Abstand
voneinander beabstandet sind, der etwas größer als die Seitenabstandsabmessung
eines zugeordneten Befestigungselementes ist, mit dem der Schraubenschlüssel
verwendet werden soll, wobei jeder der Backen-Treibflächenabschnitte einen gezahnten
Bereich daran aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die allgemeine Aufgabe zugrunde, einen
verbesserten Maulschraubenschlüssel zu schaffen, bei dem die Nachteile von
Schraubenschlüsseln nach dem Stande der Technik vermieden werden, während
zusätzliche konstruktionelle und funktionelle Vorteile geboten werden.
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Ihr liegt weiter die Aufgabe zugrunde, eine starke Greifkraft zwischen den
Treibflächen des Schraubenschlüssels und den Flächen des Befestigungselementes
zu schaffen und dadurch die Neigung des Schraubenschlüssels zu vermindern, von
dem Befestigungselement abzurutschen, wenn ein Drehmoment auf dieses
aufgebracht wird.
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Ihr liegt weiter die Aufgabe zugrunde, die Spannung an dem
Befestigungselement, die Verformung und das Auseinanderdrücken der Backen eines
Maulschraubenschlüssels und das Rundwerden und/oder Eindrücken der Ecken des
Befestigungselements zu vermindern.
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Ihr liegt weiter die Aufgabe zugrunde, den Kontakt der Treibflächen des
Schraubenschlüssels mit den Ecken des Befestigungselementes auszuschließen und
dadurch ein Rundwerden und/oder Eindrücken der Ecken des Befestigungselements
zu vermindern.
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Die vorliegende Erfindung ist in Patentanspruch 1 definiert.
Weiterentwicklungen und Modifizierungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen des Patents
definiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Mit dem Zweck, die Erfindung leichter verständlich zu machen, ist in den
beiliegenden Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform derselben dargestellt,
aus deren Prüfung bei Betrachtung in Zusammenhang mit der folgenden
Beschreibung die Erfindung, deren Konstruktion und Funktion und viele ihrer Vorteile leicht
verständlich und erkennbar werden sollten.
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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Maulschraubenschlüssels;
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Fig. 2 ist eine vergrößerte fragmentarische Ansicht des
Schraubenschlüsselkopfes eines in Fig. 1 gezeigten Maulschraubenschlüssels mit einem darin
angeordneten Befestigungselement;
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Fig. 3 ist eine stark vergrößerte fragmentarische Ansicht eines Abschnitts
von einem der Backen des in Form eines offenen Mauls geformten Schraubenschlüsselkopfes
gemäß Fig. 1 und Fig. 2 zusammen mit einem angrenzenden Abschnitt
des Befestigungselementes;
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Fig. 4 ist eine vergrößerte fragmentarische Ansicht eines modifizierten, in
Form eines offenen Mauls geformten Schraubenschlüsselkopfes;
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Fig. 5 ist eine vergrößerte fragmentarische Ansicht der Backen eines
weiteren modifizierten Abschnitts des in Form eines offenen Mauls geformten
Schraubenschlüsselkopfes;
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Fig. 6 ist eine stark vergrößerte fragmentarische Ansicht eines Abschnitts
der Backen eines eine Ausführungsform der Erfindung verkörpernden, in Form eines
offenen Mauls geformten Schraubenschlüsselkopfes zusammen mit einem
angrenzenden Abschnitt des Befestigungselementes, und
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Fig. 7 ist eine stark vergrößerte fragmentarische Ansicht eines Abschnitts
der Backen eines weiteren modifizierten, in Form eines offenen Mauls geformten
Schraubenschlüsselkopfes.
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Die Ausführungsformen von Fig. 1 bis 5 und Fig. 7 sind nur beispielhaft
und werden nicht von den Patentansprüchen erfaßt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 derselbren ist ein einstückiger
Maulschraubenschlüssel 10 dargestellt, der eine langgestreckte Handhabe 12 und
einstückige, in Form eines offenen Mauls geformte Schraubenschlüsselköpfe 14 und
16 umfaßt. In der Beschreibung umfaßt der Begriff "in Form eines offenen Mauls
geformter Schraubenschlüsselkopf" die Köpfe solcher Werkzeuge als sogenannte
"offene Doppelringschraubenschlüssel" und "Ratschenmaulschraubenschlüssel".
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt der Schraubenschlüsselkopf 16 zwei Backen 18
und 20 und einen Hals 22. Die Backen 18 und 20 umfassen jeweils
Backen-Treibflächen 24 und 26. Der Hals 22 umfaßt eine bogenförmige Fläche 27, die die
Flächen 24 und 26 verbindet. Ein bogenförmiger Hals weist eine verminderte
Spannungskonzentration im Vergleich zu einem V-förmigen Hals auf. Zwischen den Flächen
24 und 26 ist ein Befestigungselement 28 mit einer Mehrzahl von im
allgemeinen flachen Seiten 30 angeordnet, die sich in einer Mehrzahl von Ecken 32
schneiden. Eine Ecke des Befestigungselementes 28 steht mit dem tiefsten Punkt 29
der Fläche 27 in Kontakt. Die Flächen 24 und 26 sind in einem Abstand 25
voneinander beabstandet, der etwas größer als die Seitenabstandsabmessung des
Befestigungselementes 28 ist, so daß die Flächen 24 und 26 gleichzeitig an einander
gegenüberliegenden Seiten 30 des Befestigungselementes 28 angreifen.
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Die Fläche 24 besitzt einen gezahnten Bereich 34 nahe an dem einen Ende
derselben auf, einen ungezahnten, im allgemeinen planaren Bereich 42 und einen
Entlastungsbereich 38 nahe an dem anderen Ende. Die Fläche 24 weist ebenfalls
einen bogenförmigen Bereich 43 an dem Schnittpunkt mit der Halsfläche 27 auf. Die
Fläche 24 erstreckt sich von dem angrenzenden Ende der bogenförmigen Fläche 27
des Halses 22 auf einer Länge 24a, die im wesentlichen gleich der Länge einer Seite
30 des Befestigungselementes 28 ist. Es ist wichtig, daß der gezahnte Bereich 34 an
der Fläche 24 angeordnet ist, um sicher zu gehen, daß dieser gezahnte Bereich 34
unbedingt an dem Befestigungselement angreift, wenn er in dem
Schraubenschlüsselkopf 16 sitzt. Die Länge oder der Abstand 24a beträgt das 0,578-fache des
Abstands 25 zwischen den Flächen 24 und 26. Dieser Faktor gründet sich darauf,
daß die Seite eines sechseckigen Befestigungselementes von Natur aus gleich dem
0,578-fachen der Seitenabstandsabmessung dieses Befestigungselementes ist. Das
äußere Ende der Fläche 24 ist ein Abstand 24b von einer imaginären Linie 29a, die
durch den tiefsten Punkt 29 der Halsfläche 27 verläuft und im wesentlichen
senkrecht zu den Flächen 24 und 26 liegt. Auf Grund der innewohnenden Konfiguration
eines sechseckigen Befestigungselementes beträgt der Abstand 24b das 866-fache
des Abstands 25 zwischen den Flächen 24 und 26. Bei der Ausführungsform von
Fig. 2 befindet sich der gezahnte Bereich 34 an dem Abschnitt der Fläche 24, die
der Fläche 27 am nächsten liegt.
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In ähnlicher Weise weist die Fläche 26 einen gezahnten Bereich 36, einen
ungezahnten Bereich 44 und einen Entlastungsbereich 40 auf. Die Fläche 26 weist
einen bogenförmigen Entlastungsbereich 45 an dem Schnittpunkt mit der Halsfläche
27 auf. Die Fläche 26 erstreckt sich von dem angrenzenden Ende der bogenförmigen
Fläche 27 des Halses 22 in einem Abstand 26a. Das äußere Ende der Fläche 26 ist
ein Abstand 26b von der Linie 29a. Es ist wichtig, daß der gezahnte Bereich 36 an
der Fläche 24 angeordnet ist, um sicherzustellen, daß dieser gezahnte Bereich
unbedingt an diesem Befestigungselement angreift, während es in dem
Schraubenschlüsselkopf 16 sitzt. Wiederum beträgt die Länge oder der Abstand 26a das 0,578-
fache des Abstands 25 zwischen den Flächen 24 und 26, und die Strecke 26b beträgt
das 0,866-fache des Abstands 25. Bei dieser Ausführungsform befindet sich der
gezahnte Bereich 36 an dem Abschnitt der Fläche 26, die der Fläche 27 am nächsten
liegt.
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In Fig. 3 umfaßt der gezahnte Bereich 36 eine Mehrzahl von asymmetrischen
Nuten 48, die sich mit einer Tiefe A in die Fläche 24 erstrecken. Jede Nut 48 weist
ein gebogenes Segment 49 und ein im wesentlichen gerades Segment 50 auf, wobei
das letztere in einem Winkel B gegenüber der Fläche 24 liegt. Zwischen
benachbarten Nuten 48 befinden sich Stege 51. Bei einer funktionellen Ausführungsform liegt
die Tiefe A bei einem an einem Befestigungselement mit einer
Seitenabstandsabmessung von 12,7 mm (0,5 Zoll) oder weniger verwendeten
Schraubenschlüsselkopf in der Größenordnung von 0,15 mm (0,006 Zoll) und bei einem Kopf von 25,4
mm (1 Zoll) in der Größenordnung von 0,25 mm (0,01 Zoll). Der Winkel B betrug
20º.
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Der Backen-Entlastungsbereich 38 umfaßt bei der dargestellten speziellen
Ausführungsform eine im wesentlichen planare Bodenfläche 52, die sich mit einer
Tiefe A in die Fläche 24 erstreckt, und auseinanderlaufende Seitenwände 53. Wenn
der Schraubenschlüssel gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, nimmt der
Entlastungsbereich 38 eine Ecke 32 des Befestigungselements 28 auf, und dadurch kann
diese Ecke nicht an der Fläche 24 angreifen, und dadurch wird das Rundwerden und
Eindrücken dieser Ecke verhindert.
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Der gezahnte Bereich 36 und der Entlastungsbereich 40 der Fläche 26 sind
strukturell jeweils identisch mit dem gezahnten Bereich 34 und dem
Entlastungsbereich 38 der Fläche 24, die in Fig. 3 beschrieben sind.
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Wenn der Schraubenschlüsselkopf 16 im Uhrzeigersinn gedreht wird, ist zu
Anfang eine "freie" Schwenkung oder Drehung um 1º oder 2º vorhanden, weil die
Flächen 24 und 26 nicht an den Seiten 30 des Befestigungselementes angreifen. Bei
weiterer Drehung greift einer oder greifen mehrere der Stege 51 (Fig. 3) des
gezahnten Bereichs 34 an dem angrenzenden Abschnitt der Seite des
Befestigungselementes an, um eine Greifwirkung bereitzustellen. Der ungezahnte, im
allgemeinen planare Bereich 44 an der Fläche 26 greift an dem gegenüberliegenden
Abschnitt der gegenüberliegenden Seite des Befestigungselementes an. Die
Entlastungsbereiche 40 und 43 nehmen gegenüberliegende Ecken des
Befestigungselementes auf, so daß diese Ecken nicht in Kontakt gebracht und mithin nicht
beschädigt werden.
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Wenn der Schraubenschlüsselkopf 16 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird,
greift einer oder greifen mehrere der Stege des gezahnten Bereichs 36 an der Fläche
26 an der angrenzenden Seite des Befestigungselementes an, während der
ungezahnte Bereich 42 an der Fläche 24 an der gegenüberliegenden Seite des
Befestigungselementes angreift. Die Entlastungsbereiche 38 und 45 nehmen einander
gegenüberliegende Ecken des Befestigungselementes auf, um eine Beschädigung
derselben zu minimieren.
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Fig. 4 zeigt einen Schraubenschlüsselkopf 16a, der Backen 18a und 20a und
einen Hals 22a umfaßt. Die Backen 18a und 20a weisen jeweils
Backen-Treibflächen 54 und 55 auf. Die Flächen 54 und 55 sind in einem Abstand 57 voneinander
beabstandet, der etwas größer als die Seitenabstandsabmessung des
Befestigungselementes 28 ist. Aus den gleichen Gründen, die oben in bezug auf die Ausführungsform
von Fig. 2 erläutert wurden, weisen die Flächen 54 und 55 jeweils Längen 54a
und 55a auf, die gleich dem 0,578-fachen des Abstands zwischen Flächen 54 und 55
sind.
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Die äußeren Enden der Flächen 54 und 55 sind jeweils Abstände 54b und
55b von einer imaginären Linie 90a, die durch den tiefsten Punkt 90 des Halses
verläuft, der im allgemeinen von dem Schnittpunkt der Flächen 72 und 74 definiert
wird und im wesentlichen senkrecht zu den Flächen 54 und 55 liegt. Auf Grund der
innewohnenden Konfiguration eines sechseckigen Befestigungselementes betragen
die Abstände 54b und 55b das 0,866-fache des Abstands 57. Die Fläche 54 weist ein
Paar gezahnte Bereiche 56 und 58 auf, und die Fläche 55 weist ein Paar gezahnte
Bereiche 60 und 62 auf. Jeder der gezahnten Bereiche 56, 58, 60 und 62 weist eine
Mehrzahl von unidirektionalen asymmetrischen Nuten wie die in Fig. 3
dargestellten auf. Die Nuten im Bereich 56 sind in Gegenrichtung zu den Nuten im Bereich 58
ausgerichtet, um unabhängig von der Richtung, in der der Schraubenschlüssel 16
gedreht wird, eine maximale Greifkraft sicherzustellen. Die Nuten in den Bereichen 60
und 62 sind ebenfalls entgegengesetzt zueinander ausgerichtet. Zwischen den
gezahnten Bereichen 56 und 58 ist ein planarer Steg 64 angeordnet, und zwischen den
gezahnten Bereichen 60 und 62 ist ein planarer Steg 66 angeordnet.
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Die Backen-Treibflächen 54 und 55 umfassen jeweils halbkreisförmige
Backen-Entlastungsbereiche 68 und 70. Die Bereiche 68 und 70 nehmen die Ecken
des Befestigungselementes 28 auf, so daß sie bei Drehung des Schraubenschlüssels
nicht mit den Backen-Treibflächen 54 und 55 in Kontakt kommen.
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Der Hals 22a weist planare Hals-Treibflächen 72 und 74 auf, jede mit einem
bevorzugten Winkel von 120º zu den angrenzenden Backen-Treibflächen 54 und 55.
Die Flächen 72 und 74 weisen jeweils eine Länge von annähernd dem 0,578-fachen
des Abstands 57 auf. Die Hals-Treibfläche 74 weist ein Paar gezahnte Bereiche 76
und 78 auf, die durch einen planaren Steg 84 miteinander verbunden sind, während
die Hals-Treibfläche 72 ein Paar gezahnte Bereiche 80 und 82 aufweist, die durch
einen planaren Steg 86 miteinander verbunden sind.
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Jeder der gezahnten Bereiche 76, 78, 80 und 82 weist eine Mehrzahl von
unidirektionellen, asymmetrischen Nuten wie die in Fig. 3 beschriebenen auf.
Zwischen den Flächen 54 und 74 befindet sich ein Entlastungsbereich 88, zwischen den
Flächen 72 und 74 befindet sich ein Entlastungsbereich 90, und zwischen 55 und 72
befindet sich ein Entlastungsbereich 92. Jeder der Entlastungsbereiche 88, 90 und 92
weist eine halbkreisförmige Fläche auf. Die Entlastungsbereiche 68,20, 88, 90 und
92 nehmen Ecken des Befestigungselementes auf und verhindern dadurch, daß diese
bei Drehung des Schraubenschlüssels mit den Backen-Treibflächen 54 und 55 und
den Hals-Treibflächen 72 und 74 in Kontakt kommen.
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Um einen Schraubenschlüssel mit dem Kopf 16a gemäß Fig. 4 zum
Festziehen eines Befestigungselementes zu verwenden, wird er in "freier" Schwenkung von
1º bis 2º im Uhrzeigersinn gedreht. An vier Seiten des Befestigungselementes
greifen jeweils eine oder mehrere flache Flächen der gezahnten Bereiche 56, 62, 76 und
80 an, um das Befestigungselement fest zu ergreifen und dadurch die Gefahr zu
minimieren, daß der Schraubenschlüssel von den Seiten des Befestigungselementes
abrutscht und dadurch den Betrag des Drehmoments zu maximieren, der aufgebracht
werden kann. Wenn der Schraubenschlüsselkopf 16a gegen den Uhrzeigersinn
gedreht wird, greifen eine oder mehrere flache Flächen der gezahnten Bereiche 60, 82,
78 und 58 an den vier Seiten des Befestigungselementes an. Ob er nun in der einen
oder der anderen Richtung gedreht wird, die Ecken des Befestigungselementes
werden in den Entlastungsbereichen 68, 88, 90, 92 und 70 aufgenommen, um
Schaden an diesen Ecken zu verhindern.
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Ein Schraubenschlüsselkopf ist in Fig. 5 gezeigt und umfaßt Backen 18b
und 20b jeweils mit Backen-Treibflächen 96 und 98. Die Backen-Treibfläche 96
weist einen gezahnten Bereich 100 und einen ungezahnten, im allgemeinen planaren
Bereich 101 auf Die Backen-Treibfläche 98 weist einen gezahnten Bereich 102 und
einen ungezahnten Bereich 103 auf. Die ungezahnten, im allgemeinen planaren
Bereich 101 und 103 sind nach der Seite ausgerichtet, und die gezahnten Bereiche
100 und 102 sind nach der Seite ausgerichtet. Der die Backen 18b und 20b
verbindende Hals kann bogenförmig wie in Fig. 2 oder V-förmig wie in Fig. 4 sein. Die
Backen-Treibflächen 96 und 98 weisen keine Entlastungsflächen auf.
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In Fig. 6 ist ein Backen 20c mit einer Backen-Treibfläche 106 mit gezahnten
Bereichen 108 und 110 dargestellt, die durch einen planaren Steg 112 getrennt sind.
Der gezahnte Bereich 108 umfaßt eine Mehrzahl von Nuten 114, die mit einer
Mehrzahl von Stegen 116 abwechselt. Der gezahnte Bereich 110 umfaßt eine Mehrzahl
von Nuten 118, die mit einer Mehrzahl von Stegen 120 abwechselt. Die Nuten 114
und 118 sind asymmetrisch, wie in Fig. 3 gezeigt ist.
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Der Steg 112 bildet die Backen-Treibfläche des Backens 20c und liegt in
einer Ebene 122. Die gezahnten Bereiche 108 und 110 liegen in einem Winkel E zu
der Ebene 122. Insbesondere beträgt der Winkel zwischen einer von den Stegen 116
definierten Ebene und der Ebene 122 -Eº. In ähnlicher Weise beträgt der Winkel
zwischen einer von den Stegen 120 definierten Ebene und der Ebene 122 +Eº. Der
Winkel E beträgt 1º bis 3º. Bei einer aktuellen Ausführungsform der Erfindung
betrug der Winkel E 2º.
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Durch die Neigung der gezahnten Bereiche 108 und 110 wird je nachdem ein
Zwischenflächenkontakt zwischen den Stegen 116 oder 120 und den Seiten 30 des
Befestigungselementes 28 hergestellt. Ohne eine solche winkelige Ausrichtung führt
die Drehung des Schraubenschlüsselkopfes, von dem der Backen 20c einen Teil
bildet, dazu, daß weniger als alle von den flachen Flächen von einem der gezahnten
Bereiche 108 und 110 mit den Seiten des Befestigungselementes in Kontakt
kommen, da eine Unparallelität zwischen diesen Seiten 30 und den Backen-Treibflächen
besteht. Durch die winkelige Ausrichtung der gezahnten Bereiche 108 und 110 wird
die Parallelität zwischen diesen gezahnten Bereichen und den Seiten des
Befestigungselementes derart größer, daß bei Drehung des Schraubenschlüsselkopfes im
Uhrzeigersinn mehrere (oder alle) von den Stegen 116 an den Seiten des
Befestigungselementes angreifen, um eine maximale Greifkraft zu erzielen und dadurch das
Rutschen des Schraubenschlüssels zu minimieren.
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Eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn führt dazu, daß die Stege 120 an den
Seiten des Befestigungselementes angreifen.
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Am Ende der gezahnten Bereiche 108 und 110 sind Entlastungsbereiche 124
und 126 vorhanden, um Ecken des Befestigungselementes aufzunehmen, so daß der
Backen 20c beim Festziehen (Entlastungsbereich 124) und beim Lösen
(Entlastungsbereich 126) nicht mit diesen Ecken in Berührung kommt.
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Fig. 7 zeigt einen Abschnitt eines Backens 20d mit einem gezahnten Bereich
130 mit zwei symmetrischen Nuten 132 und 134 und mit einem im allgemeinen
planaren Steg 136 dazwischen. Die Nuten 132 und 134 sind halbkreisförmig und sind
leichter herzustellen.