EP0084676A2 - Drehmoment-Schraubenschlüssel, insbesondere für Radmuttern - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehmoment-Schraubenschlüssel, insbesondere zum Lösen und Anziehen von Radmuttern eines Motorfahrzeuges, bestehend aus einem Biegestab mit daran einseitig befestigtem Drehmantel-Anzeigestab.
- Zu jedem Motorfahrzeug wird vom Hersteller Werkzeug mitgegeben, welches zum Radwechsel benötigt wird. Dieses sogenannte Bordwerkzeug enthält meist ein Vielzeck-Werkzeug, welches einerseits zum Bedienen des Wagenhebers und andererseits zum Lösen der Radmuttern dient.
- Mit dem Bordwerkzeug ist es meist nur für kräftige Personen möglich, den Radwechsel vorzunehmen. Meist sind die mittels Preßluftwerkzeugen angezogenen Radmuttern zu stark festgeschraubt. Die zweite Schwierigkeit ist wiederum das Anziehen der Schrauben von Hand. Einige Automobil-Hersteller machen genaue Angaben bezüglich des Drehmoments, mit dem die Muttern angezogen werden sollen. Ein Durchschnittswert liegt um 80 Nm.
- Es ist in Fachkreisen bekannt, daß dem Anziehen der Radmuttern zu wenig Aufmerksamkeit zugewendet wird. Ein ungleichmäßiges Anziehen der Radmuttern verursacht ein Verziehen der Radfelge. Da aber die Räder im nicht montierten Zustand ausgewuchtet werden, verursacht das ungleichmäßige Anziehen der Radmuttern ein Flattern der Räder.
- Es sind auf dem Markt Schraubenschlüssel für Radmuttern erhältlich, die insbesondere das Lösen der Radmuttern erleichtern. Es sind die sogenannten Kreuzschraubenschlüssel, die aus zwei kreuzweise miteinander verbundenen Schraubenschlüsseln bestehen. Ferner sind für diesen Zweck abgewinkelte Schraubenschlüssen bekannt. Beide Schlüssel sind handlicher als das übliche Bordwerkzeug und erlauben eine bessere Kraftübertragung. Ferner sind im Handel diverse Drehmomentschlüssel erhältlich, doch sind diese für den hier vorgesehenen Einsatz weder sinnvoll noch zweckmäßig.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen preisgünstigen Drehmoment-Schraubenschlüssel, insbesondere für Radmuttern zu schaffen, der ein genau definiertes Anziehen der Radmuttern mit einem vom Werk vorgeschriebenen Drehmoment ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Drehmoment-Anzeigestab mit einem am Biegestab angeordneten akustischen Signalgeber zusammenwirkt, der bei Erreichen eines vorbestimmten Drehmomentes ein akustisches Signal abgibt. Der besondere Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausbildung des Drehmoment-Schraubenschlüssels besteht darin, daß damit beliebig ausgebildete Schraubenmuttern ohne besondere Kraft- oder Drehmoment-Meßvorrichtungen in einfacher Weise von Hand aus nicht nur gleich stark, sondern auch mit einem vorbestimmten gleichen Drehmoment angezogen werden können.
- Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigen:
- Fig..l einen Biegestab mit Handgriff und Drehmoment-Anzeigestab,
- Fig. 2 einen zum Biegestab gemäß Fig. 1 passenden Rohrsteckschlüssel,
- Fig. 3a einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,
- Fig. 3b eine Variante des Details nach Fig. 3a,
- Fig. 4 die Verwendung des erfindungsgemäßen Werkzeuges,
- Fig. 5 einen Biegestab mit Handgriff, Aufsteckvorrichtung und Schraubenschlüssel in Seitenansicht,
- Fig. 6 eine Draufsicht auf den am Biegestab angeordneten, in Wirkverbindung stehenden Signalgeber gemäß Fig. 5,
- Fig. 7 eine Vorderansicht des in Fig. 5 dargestellten Biegestabes mit Handgriff, Aufsteckvorrichtung und Schraubenschlüssel,
- Fig..8 einen Teilausschnitt eines Biegestabes mit bolzenförmigem Flacheisenstabfortsatz und Blattfeder als Signalgeber,
- Fig. 9,
- 10 u. 11 einen Schnitt nach der Linie B-B in Fig. 8,
- Fig. 12 einen Biegestab mit Handgriff, Aufsteckvorrichtung und Schraubenschlüssel, ähnlich Fig. 5, jedoch mit anderer Ausgestaltung von Handgriff sowie Signalgeber, in Seitenansicht,
- Fig. 13 einen Handgriff mit Signalgeber gemäß Fig. 12 in vergrößerter Detaildarstellung, teils in Ansicht, teils im Schnitt, gemäß der Schnittebene XIII-XIII in Fig. 12,
- Fig. 14 einen Schnitt durch den Handgriff mit Signalgeber gemäß Fig. 13 entlang einer Schnittebene XIV-XIV in Fig. 13.
- Der erfindungsgemäße Drehmoment-Schraubenschlüssel setzt sich aus zwei modifizierten, an sich bekannten Werkzeugen zusammen. Der dem üblichen Drehmomentschlüssel entsprechende, im Querschnitt rechteckig ausgebildete Biegestab 1 ist in Fig. 1 dargestellt. Wie beim bekannten Drehmomentschlüssel ist am Ende 2 ein Drehmoment-Anzeigestab 3 mit dem Biegestab 1 fest verbunden. Am gegenüberliegenden Ende 4 des Biegestabes 1 ist ein akustischer Signalgeber 5 befestigt. Auf. das Ende 4 des Biegestabes 1 ist ein Handgriff 6 aufgezogen.
- Der Drehmoment-Anzeigestab 3 besteht in vorteilhafter Weise aus einem relativ dünnen Flacheisen, welches in der Breite etwa der Breite des Biegestabes 1 entspricht. Das freie Ende des Drehmoment-Anzeigestabes 3 läuft in eine besonders geformte Spitze 7 aus.
- Der akustische Signalgeber 5 besteht ferner vorteilhafterweise aus einem federnden Plättchen 8, dessen Breite etwa der Breite des Biegestabes 1 entspricht. Die Blattfeder 8 läuft in eine Spitze 9 aus, deren besondere Form und Wirkung später anhand der Fig. 3 näher erläutert wird.
- Der Biegestab 1 ist, wie die Fig. 2, 3 und 4 zeigen, im Betriebszustand auf einen senkrecht zur Längsachse verlaufenden Rohrsteckschlüssel 10 aufgeschoben und mit diesem formschlüssig verbunden. Die Enden 11 des Rohrsteckschlüssels 10 sind als Steckschlüssel für zwei verschiedene Größen von Radmuttern ausgelegt. Nahe den Enden 11 ist am Rohrsteckschlüssel 10 je eine Öffnung 12 angeordnet, die zweckmäßig in Größe und Form dem Querschnitt des Biegestabes 1 mit dem Drehmoment-Anzeigestab 3 entspricht.
- Die Öffnungen 12 durchsetzen den Rohrsteckschlüssel 10 diametral.
- Bei der formschlüssigen Verbindung des Biegestabes 1 mit dem Rohrsteckschlüssel 10 wird, wie Fig. 4 zeigt, der Biegestab 1 durch eine der Öffnungen 12 im Rohrsteckschlüssel 10 hindurchgesteckt. Die Form der Öffnungen 12 läßt im Prinzip nur zwei Möglichkeiten zur Einführung des Biegestabes 1 zu. Bei korrekter Verwendung liegt der Drehmoment-Anzeigestab 3 auf der Sichtseite des Anwenders.
- Damit die Drehmoment-Anzeige zutreffend ist, muß die Hebellänge des Biegestabes 1 immer gleich sein. Dies kann in der einfachsten Ausführung sehr vorteilhaft durch eine optische Markierung 9 erfolgen. Jedoch kann die Positionierung des Biegestabes 1 gegebenenfalls vorteilhafterweise auch mittels mechanischen Arretierungsorganen erfolgen. Hierzu kommen einfache Nocken als Anschläge in Frage. Will man jedoch für einen besseren Bedienungskomfort das Werkzeug auch als eine Art Kreuzschraubenschlüssel verwenden, so ist der Rohrsteckschlüssel 10 so auszubilden, daß er etwa bis zur Mitte auf den Biegestab 1 aufgeschoben werden kann. In diesem Fall verwendet man am besten als Arretierungsorgan eine der vielen bekannten Varianten einer lösbaren Federarretierung. Dabei kommen selbstverständlich beide Varianten in Frage, nämlich mit Arretierungsorgan am Biegestab 1 oder am Rohrsteckschlüssel 10. Hierbei kann es unter anderem besonders vorteilhaft sein, wenn ein Rohrschlüssel verwendet wird, der mit einer federnden Arretierung versehen ist, die in entsprechende Ausnehmungen im Biegestab einrastet.
- Übt nun der Anwender am Griff 6 des Biegestabes 1 eine Kraft aus, so findet eine elastische Verformung des Biegestabes 1 über seine gesamte Länge statt. Der unbelastete Drehmoment-Anzeigestab 3 hingegen bleibt gerade bzw. in seiner Ruhelage. Bei einer gewissen Kraft wird der Biegestab 1 so stark verformt, daß die Spitze 7 des Stabes 3 die Spitze 8 des akustischen Signalgebers 5 berührt. Die Spitzen 7 und 8 sind, wie aus Fig. 3b ersichtlich, vorteilhaft nur schräg abgebogen oder, wie Fig. 3a zeigt, im Querschnitt rautenförmig ausgebildet. Bei rautenförmiger Ausbildung liegen die zwei Flächen 31 der Spitzen parallel zur Oberfläche des Biegestabes 1, auf dem der Drehmoment-Anzeigestab 3 und der akustische Signalgeber 5 montiert sind. Die anderen Seitenflächen 32 verlaufen schräg zu jener Fläche, aber untereinander parallel. Wird der Biegestab 1 noch weiter verformt, so gleitet die Spitze 7 des Drehmoment-Anzeigestabes 3 unter die Spitze 8 des Signalgebers 5 und hebt diese entgegen einer Federkraft hoch. Erhöht man die Krafteinwirkung auf den Biegestab 1 weiter, wird dieser noch mehr verformt, die Spitze 8 gleitet über die obere Ebene 31 der Spitze 7 und federt auf den Biegestab 1 hinunter. Dabei wird ein gut hörbares, klickendes Geräusch erzeugt. Dieses Geräusch signalisiert, daß das gewünschte Drehmoment erreicht ist. Die Krafteinwirkung wird eingestellt und der Biegestab 1 kehrt in seine Ausgangslage zurück. Dabei schiebt sich die Spitze 8 des Signalgebers 5 unter die Spitze des Drehmoment-Anzeigestabes 3 hindurch, und die beiden Spitzen 7 und 8 sind wieder in ihrer ursprünglichen Relativlage zueinander.
- Wie Fig. 5 zeigt, ist der Biegestab 13 an einem Ende mit einem Handgriff 14 und am anderen, gegenüberliegenden Ende gekrümmt ausgebildet und mit einer Aufsteckvorrichtung 15 für die Aufnahme eines Schraubenschlüssels 16, der sogenannten Nuß, versehen. Diese am Biegestab 13 angeordnete Aufsteckvorrichtung 15 ermöglicht in vorteilhafter Weise ein leichtes Auswechseln des sich jeweils im Einsatz befindlichen Schraubenschlüssels 16 gegen einen größeren oder kleineren, wodurch der Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Biegestabes 13 erheblich erweitert werden kann. Der Biegestab 13 befindet sich, wie Fig. 6 zeigt, im belasteten Zustand, das heißt, die Spitze 17 des Drehmoment-Anzeigestabes 18 und die Spitze 19 des akustischen Signalgebers 20 berühren sich. Bei weiterer Belastung des Biegestabes 13 in Pfeilrichtung 21 wird der Biegestab 13 noch weiter verformt und vom Signalgeber 20 in vorbeschriebener Weise ein akustisches Signal ausgelöst. In der in Fig. 7 dargestellten Position befindet sich der Biegestab 13 wiederum im unbelasteten Zustand, und die Spitzen 17 und 19 des Signalgebers berühren sich nicht.
- Wie Fig. 8, 9, 10 und 11 zeigen, kann der akustische Signalgeber 20 auch sehr vorteilhaft aus einem am Drehmoment-Anzeigestab 22 angeordneten, bolzenförmigen Fortsatz 23 bestehen, der mit einer am Biegestab 24 befestigten, leicht nach außen gebogenen Blattfeder 25 in Wirkverbindung steht. In der in Fig. 9 dargestellten Position befindet sich der Biegestab 24 im unbelasteten Zustand. Bei entsprechender Belastung des Biegestabes 24, und zwar beim Anziehen einer Schraubenmutter, wird der Biegestab 24 in Pfeilrichtung 26 (Fig. 10) bewegt bzw. durch Biegen verformt und dabei der bolzenförmige Fortsatz 23 über die Blattfeder 25 hinweg in die in Fig. 11 dargestellte Lage bewegt, wobei die Blattfeder 25, in Schwingungen versetzt, ein akustisches Signal abgibt. Nachdem die Schraubenmutter auf diese Weise mit dem genau vorbestimmten Drehmoment angezogen wurde, wird der Biegestab 24 wiederum entspannt und dabei in Pfeilrichtung 27 in die in Fig. 9 dargestellte Ruheposition gebracht. Auch die Signalgeber 23 und 25 kehren in die in Fig. 9 dargestellte Ausgangslage zurück.
- Wie Fig. 12 bis 14 zeigen, kann der akustische Signalgeber 20 auch sehr vorteilhaft als ein mit einer flachen Wölbung 36 zu einer Membran 43 vorgespanntes Federblatt 28 ausgebildet sein, dessen eines Ende 45 im Handgriff 33 des Biegestabes 13 eingespannt und dessen freies Ende 44 mit einem am Drehmoment-Anzeigestab 22 angeordneten Nocken 29 zusammenwirkt.
- In der in Fig. 13 dargestellten Position befindet sich der Biegestab 13 im unbelasteten Zustand. Bei entsprechender Belastung des Biegestabes 13, und zwar beim Anziehen einer Schraubenmutter, ergibt sich zwischen dem Biegestab 13 und dem Drehmoment-Anzeigestab 22 eine Relativbewegung in Richtung des Pfeiles 39. Dabei bewirkt der Betätigungs-Nocken 29 eine Beugung des am Ende 45 eingespannten Federblattes 28. Der Nocken 29, der mit dem fingerförmigen Fortsatz 48 auf das Federblatt 28 einwirkt, erzeugt dabei in diesem entgegengesetzt dem inneren, durch die flache Wölbung 36 der Membran 43 bestehenden Spannungszustand eine sich mit zunehmender Durchbiegung des Federblattes vergrößernde Gegenspannung. Nach Erreichen eines Gleichgewichtszustandes zwischen dem äußeren und dem bestehenden inneren Spannungszustand, springt die als Membran 43 ausgebildete Wölbung 36 in der Fläche des Federblattes 28 unter spontaner Spannungsverringerung um und erzeugt dabei einen scharfen Knall, ähnlich einem Peitschen- oder Schußknall. Bei Entlastung des Biegestabes 13 und Zurüekbewegung in die Neutralstellung nimmt das Federblatt 28 bei zunehmender Biegeentlastung die ursprüngliche Lage und Form wieder ein, wobei es ebenfalls mit einem Knall wieder in die Neutralstellung zurückspringt.
- Derartige, zur Erzeugung eines Knallgeräusches verwendete Feder-Membranen finden bekanntlich auch bei Kinderspielzeug unter der Bezeichnung "Knall-Frosch" Verwendung.
- Der Vorteil einer Anwendung auf den Signalgeber 20 der vorliegenden Erfindung beruht darin, daß das in der beschriebenen Weise erzeugte Knallgeräusch unüberhörbar laut ist und daß der Auslösepunkt für das Überspringen der Feder 28 äußerst exakt einstellbar ist.
- Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, wenn das den Biegestab aufnehmende Ende 47 des Handgriffes 33 zu einem den Signalgeber 20, 28, 29 und das freie Ende 46 des Drehmoment-Anzeigestabes 22 umgebenden Gehäuse 30 ausgebildet ist, wobei im Inneren des Gehäuses 30 eine Führung 42 zum Einspannen des Federblattes 28 angeordnet ist. Dadurch ist der Signalgeber 20, 28, 29 optimal geschützt und kann nicht so leicht durch äußere Einwirkungen oder Manipulation verändert werden. Mit Vorteil ist dabei auch das Gehäuse 30 als Resonanzkörper mit einem halbkreisförmig gebogenen Wandteil 38 zur gerichteten Schallreflexion ausgebildet. Diesem Wandteil 38 gegenüberliegend ist eine Schall-Emissionsöffnung 40 vorgesehen, welche vorteilhaft mit einem Verschlußstück 37, das von einer Vielzahl kleiner Schall-Emissionsöffnungen 41 durchsetzt wird, verschlossen ist.
- Sowohl die ästhetische Wirkung des Drehmoment-Schraubenschlüssels als auch der Bedienungskomfort werden vorteilhaft dadurch verbessert, daß zwischen dem Griffstück 34 des Handgriffs 33 und dem Gehäuseteil 30 des Handgriffs 33 ein Flansch 35 angeordnet ist.
- Eine sehr vorteilhafte und preisgünstigte Fertigung des in den Fig. 12 bis 14 dargestellten Signalgebers 20 wird dadurch erreicht, daß einerseits das Federblatt 28 in eine im Kunststoffmaterial des Gehäuses 30 eingeformte Führung 42 eingespannt und darin unkompliziert befestigt ist und daß andererseits der Nocken 29 ein mit einer Führung 29' mit Festsitz auf das freie Ende 46 des Drehmoment-Anzeigestabes aufgeschobener Kunststoff-Formkörper ist, der einen fingerförmigen Fortsatz 48 zur Einwirkung auf das Federblatt 28 des Signalgebers 20 besitzt.
- Insgesamt zeichnet sich demnach der erfindungsgemäß ausgebildete Drehmoment-Schraubenschlüssel nicht nur durch seine überzeugend einfache und unkomplizierte Gestaltung sowie preisgünstige Herstellbarkeit aus, sondern er ergmöglicht auch aufgrund seiner übersichtlichen und narrensicheren Handhabung das richtige Anziehen von Schraubenmuttern beliebiger Form und Größe mit einem jeweils exakt vorgegebenen Drehmoment, und zwar für jedermann. Das Gerät ist daher als Bordwerkzeug für Kraftfahrzeuge ideal geeignet.
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