EP4323151A1 - Drehwerkzeug mit formgedächtnisbauteil - Google Patents

Drehwerkzeug mit formgedächtnisbauteil

Info

Publication number
EP4323151A1
EP4323151A1 EP22722524.0A EP22722524A EP4323151A1 EP 4323151 A1 EP4323151 A1 EP 4323151A1 EP 22722524 A EP22722524 A EP 22722524A EP 4323151 A1 EP4323151 A1 EP 4323151A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shape memory
turning tool
memory component
tool
spring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP22722524.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Kollmar
Denis RUNG
Christof Megnin
Ina KOHLSCHREIBER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuerth International AG
Adolf Wuerth GmbH and Co KG
Original Assignee
Wuerth International AG
Adolf Wuerth GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuerth International AG, Adolf Wuerth GmbH and Co KG filed Critical Wuerth International AG
Publication of EP4323151A1 publication Critical patent/EP4323151A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING, OR HOLDING
    • B25B13/00Spanners; Wrenches
    • B25B13/46Spanners; Wrenches of the ratchet type, for providing a free return stroke of the handle
    • B25B13/461Spanners; Wrenches of the ratchet type, for providing a free return stroke of the handle with concentric driving and driven member
    • B25B13/462Spanners; Wrenches of the ratchet type, for providing a free return stroke of the handle with concentric driving and driven member the ratchet parts engaging in a direction radial to the tool operating axis
    • B25B13/463Spanners; Wrenches of the ratchet type, for providing a free return stroke of the handle with concentric driving and driven member the ratchet parts engaging in a direction radial to the tool operating axis a pawl engaging an externally toothed wheel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING, OR HOLDING
    • B25B13/00Spanners; Wrenches
    • B25B13/02Spanners; Wrenches with rigid jaws
    • B25B13/06Spanners; Wrenches with rigid jaws of socket type

Definitions

  • the invention relates to a turning tool.
  • Ratchet or ratchet are designations for a screwing tool that does not have to be started again and again if there is not enough space to complete a complete turn with a wrench attached. Instead, to incrementally tighten or loosen a bolted joint, the ratchet is repeatedly moved back and forth through a specified angle. The ratchet transmits manual force in one direction of rotation directly to a nut or screw. In the opposite direction of rotation, on the other hand, no force is transmitted, but the ratchet rotates idle. To make the tool suitable for both screwing and unscrewing, this function can be switched with a lever or rotating ring on the head, so that the respective directions of rotation for idle and power transmission are reversed.
  • the open switching mechanism of a conventional ratchet for switching between right-hand operation and left-hand operation is susceptible to ingress of dust and the like, which limits the life of the ratchet.
  • a rotary tool for manual operation by a user having a grip portion for the user to grip, a functional portion for force-coupling with a component to be rotated, and a Has a shape memory component which can be controlled for transferring the functional section between different operating states.
  • a "rotary tool” can be understood in particular as a tool that can be operated by a user and that can be rotated during operation.
  • a rotary tool can be used for assembly or repair work.
  • the rotary tool can be used with muscle power or with Examples of such turning tools are ratchets, screwdrivers, cordless screwdrivers, drills, etc.
  • the turning tool can be a hand tool or a hand machine.
  • a “handle section” can be understood in particular as a part of the turning tool that is intended to be gripped by a user or held by hand.
  • the handle section can be a handle piece.
  • a "functional section" can be understood in particular as a part of the turning tool that provides the tool function of the turning tool.
  • the functional section can generate force between the turning tool and a body to be actuated by means of the turning tool (e.g. a nut or a screw). transfer.
  • a "shape memory component” can be understood in particular as a component of the turning tool whose component function is based entirely or partially on a shape memory material (in particular a shape memory alloy) that can assume different spatial or structural configurations depending on its temperature.
  • Shape memory alloys can, for example are formed by special metals that can exist in at least two different crystal structures Such shape memory alloys can remember a previous shape despite seem to remember subsequent deformation, ie they automatically move back into a different configuration with a corresponding temperature change. This phenomenon can be reversible in shape memory alloys, such that such materials can be switched back and forth between different spatial or structural configurations under the control of an applied temperature.
  • Examples of materials that can be used as a shape memory alloy are nickel-titanium (particularly nitinol) or nickel-titanium-copper.
  • different operating states of the functional section can be understood to mean, in particular, different spatial or structural configurations of shape memory material (and optionally other material that structurally interacts with it) of the shape memory component, which lead to different functional states or functions (such as right-hand operation or left-hand operation a ratchet) or to an activation or deactivation of a function (for example locking or unlocking a socket placed on an output of a ratchet) of the functional section and thus of the turning tool.
  • a turning tool in particular a ratchet or a screwdriver
  • a shape memory component that can be integrated inside the turning tool.
  • This advantageously prevents dust and other foreign bodies from penetrating into the interior of the turning tool.
  • a component function can be implemented inside the turning tool (for example, a switching mechanism can be integrated inside the turning tool).
  • a component function that is open to the outside for example switching mechanism
  • this in turn enables a longer service life of the turning tool, in particular well over two years. Additional exemplary embodiments of the turning tool are described below.
  • the rotary tool can have an energy supply device, in particular at least one (e.g. replaceable) battery or at least one (in particular rechargeable, more particularly inductively rechargeable) rechargeable battery, for selectively supplying the shape memory component with energy for transferring the functional section between the different operating states.
  • the shape memory material of the shape memory component can be transferred from a temperature below a limit temperature (which can also be referred to as the transition temperature) to a temperature above the limit temperature or from a temperature above an (identical or different) Limit temperature are carried out to a temperature below the limit temperature.
  • Energy for a corresponding increase in temperature can preferably be provided by electrical energy, which can be provided by the energy supply device.
  • Electrical current provided by the energy supply device can advantageously be conducted directly through an electrically conductive shape memory material in order to switch between different configurations of the shape memory component and consequently different operating states of the functional section.
  • a temperature increase above a limit temperature can result in the shape-memory material of the shape-memory component being converted into a spatially expanded configuration.
  • a temperature increase above a limit temperature can result in the shape-memory material of the shape-memory component being converted into a spatially contracted configuration.
  • the energy supply device can be arranged in the handle section of the rotary tool. Due to anatomical requirements, a handle portion according to an exemplary embodiment is often of sufficient size to accommodate the energy supply device there. The energy supply device can be exchanged (for example a battery change) for example from an end face of the handle section.
  • the energy supply device can be designed to selectively apply an electrical current to the shape memory component in order to convert the shape memory component between different mechanical configurations.
  • a shape memory material can be electrically conductive, so that by passing electric current through the shape memory material due to ohmic losses, the shape memory material can be heated to a temperature above a limit or transformation temperature and thereby switched between different operating states of the functional section. Passing the electric current through the shape memory material can therefore lead to ohmic losses, which are advantageous here and cause the shape memory material to be heated to a temperature above the limit temperature. Switching the shape memory component between the different operating states can be accomplished simply by energizing the shape memory material or by interrupting the current flow through the shape memory material.
  • the turning tool can have a light source for illuminating a working area of the turning tool, which light source can be supplied with energy by means of the energy supply device. If an energy supply device is accommodated in the rotary tool for switching the shape memory component between the different operating states of the functional section, these are used simultaneously for supplying the light source with electrical energy for illuminating a spatial area which is processed in operation by means of the functional section. This improves user convenience without significantly increasing the complexity of the turning tool.
  • the shape memory component can have or consist of a mechanical spring (in particular a compression spring or a tension spring) made of a shape memory material, wherein the mechanical spring can have different axial lengths or axial extents in the different operating states.
  • the mechanical spring can be a helical spring or a leaf spring.
  • such a mechanical spring made of a shape memory alloy can be converted from an initial configuration into a deflected or expanded configuration by heating above a limit or transformation temperature (for example by applying current). In the case of a coil spring, such a transformation of the shape-memory material can therefore generate a compressive force.
  • a leaf spring made of a shape memory material and mounted on a housing can be converted into a spatially expanded configuration in which the leaf spring is deflected and triggers a compressive force in the functional section, which in turn leads to the functional section being switched to another operating state.
  • the shape memory component can have a further mechanical spring coupled to the mechanical spring.
  • the further mechanical spring can be made of a material that is not a shape memory material.
  • a first limit temperature, when exceeded, a shape-memory material expands spatially can be different (in particular higher) than a second limit temperature, when it falls below (after previously exceeding the first limit temperature), the shape-memory material expands spatially contracts again (compare figure 2D).
  • the spring made of the shape-memory material can be returned more quickly to an initial position after cooling.
  • This can be achieved in that the further spring can be compressed by the spring made of shape memory material when heated above the limit temperature and, after the spring has cooled below the limit temperature, exerting a restoring force on the spring made of shape memory material, which promotes its return to the starting position.
  • the mechanical spring and the further mechanical spring can be arranged in a common housing, in particular coaxially.
  • the power transmission between the two mechanical springs can thus take place along their common central axis.
  • the two mechanical springs can be connected in series in the longitudinal direction.
  • a lateral guidance of the two springs in a (for example hollow-cylindrical) housing can ensure a guided or defined force transmission along the central axis.
  • a corresponding shape memory component has excellent properties with regard to the definition and controllability of the power transmission.
  • the shape memory component can additionally have another mechanical spring made of a shape memory material and another further mechanical spring coupled to the other mechanical spring.
  • another mechanical spring made of a shape memory material
  • another further mechanical spring coupled to the other mechanical spring.
  • a preferably structurally identical arrangement of the other two springs can be used in order to obtain a shape memory component according to a preferred exemplary embodiment. If the two arrangements are opposite are operated (for example by appropriate adjustment of a power supply), they can support each other synergistically when switching the functional section between different operating states.
  • the mechanical spring can be configured to act on a changeover cam in the functional section at a first cam position and another mechanical spring of the shape memory component made of a shape memory material can be configured to act on the changeover cam at a second cam position, so that the changeover cam can be switched between two rotational positions by means of the shape memory component is.
  • the mechanical spring and the further mechanical spring can be configured to act on a switchover cam in the functional section at a first cam position and the other mechanical spring and the other further mechanical spring can be formed to act on the switchover cam at a second cam position, so that the switchover cam can be moved by means of the shape memory component can be switched between two rotational positions (compare, for example, Figure 2A and Figure 2B).
  • a respective pull wire for force transmission can be arranged between a respective arrangement of a spring made of shape memory material and a spring made of a material without shape memory on the one hand and the switching cam on the other hand. Energizing the shape memory material from one of the two assemblies may be sufficient to toggle the toggle cam by power transmission via a respective pull wire.
  • two different operating states of the functional section can be set, for example either left-hand operation or right-hand operation of a ratchet.
  • the mechanical spring and the further mechanical spring can be force-coupled to one another in the axial direction.
  • a uniaxial (and therefore precisely guided) power transmission between the springs can be achieved.
  • the spring made of shape memory material can be deflected when energized and can exert an axial force on the other spring. The interaction of the two springs can also accelerate the return of the spring made of shape memory material when it cools down after it has previously expanded due to heating.
  • the shape memory component can have a flat actuator made of a shape memory material, which has different longitudinal extensions in the different operating states.
  • the flat actuator can be designed as a planar or planar structure with segments extending in different directions.
  • the flat actuator can be designed as a meander structure (compare FIG. 3), a zigzag structure, a wave structure or a sawtooth structure.
  • a suitably shaped flat actuator a contraction or contraction of the shape memory material can be achieved when heated. In other words, energizing with such a configuration can lead to a reduction in dimension in the longitudinal direction.
  • a configuration of the shape-memory material as a flat actuator with segments in the longitudinal and transverse direction allows a particularly fast switching between the different operating states and rapid cooling after the shape-memory material has been heated beforehand.
  • a shape memory material of a flat actuator can also be switched between different configurations by electrical current flow through the shape memory material.
  • the shape memory component can additionally have another flat actuator made of a shape memory material, which has different longitudinal extents in the different operating states.
  • another flat actuator made of a shape memory material, which has different longitudinal extents in the different operating states.
  • two example, identical Flat actuators are each coupled via an associated pull wire with a component in the functional section.
  • an asymmetrical application of tensile force to the component can be achieved through the pull wires, so that it can be twisted, tilted or shifted and thereby switched.
  • the flat actuator can be configured to act on a switching cam in the functional section at a first cam position, and the other flat actuator can be configured to act on the switching cam at a second cam position, so that the switching cam can be switched between two rotational positions by means of the shape memory component.
  • Such a configuration embodied in the embodiment of Figure 3, allows, for example, switching between right-hand operation and left-hand operation of a ratchet or other turning tool.
  • the shape-memory component can form an outer section of the turning tool that is formed from a shape-memory material and has a different external dimension at least in sections in the different operating states.
  • a shape-memory material can then have a filament-like, strip-like or plate-like shape and can be exposed to the outside or drawn in to the inside by energization or other heating.
  • the rotary tool can then act on a peripheral component (for example, a nut provided with a notch can be positively locked on an output of the rotary component, with the temporarily exposed shape-memory material being able to engage in the notch of the nut for locking).
  • the peripheral component can be removed from the turning tool without force (for example, the nut can be removed from the output without the shape memory material doing so prevented).
  • the shape memory component can therefore advantageously extend along an outside of an output of the functional section.
  • the shape memory component can be transferred between a configuration that rests on the outside of the turning tool and a configuration that protrudes at least in sections from the outside of the turning tool.
  • the shape memory device in the fitted configuration, can assume an elongated shape. In the raised protruding configuration, the shape memory component can clearly be bulged.
  • the shape memory component can be formed as a filament of the shape memory material.
  • a filament made of a shape-memory material can be transferred with a particularly low energy input above a limit temperature for switching the configuration of the shape-memory material, in particular because a filament shape promotes temperature-increasing ohmic losses.
  • the shape memory component can be used to transfer the output between a state fastening a nut to the output when the shape memory component protrudes beyond the outside of the rotary tool and a state in which the nut is released from the output when the shape memory component is in contact with the outside. be trained.
  • Such an embodiment thus provides a quick release mechanism for releasing a nut from an output of the rotary tool using a shape memory component.
  • the temporary or reversible attachment of nut and output to one another can be done, for example, by an engagement body actuated by means of a shape memory material for engaging in a recess in the nut, or by engaging the shape memory material itself in the recess in the nut take place.
  • the nut can be ejected or removed from the output by moving the engagement body or the shape memory material into the output, triggered by a corresponding temperature control of the shape memory material.
  • the nut is to be pushed onto the output so that its free end can act on a component or fastening element (such as a nut or a screw) while the turning tool applies a turning force.
  • a component or fastening element such as a nut or a screw
  • the shape memory material can be converted into the raised projecting configuration by sufficient heating of the latter. In this configuration, the shape memory material can engage a groove or notch or other depression in the nut to lock the nut to the turning tool.
  • the shape memory component can be powered off, as a result of which the shape memory material cools down and is converted or returned to a configuration that rests on the outside of the output.
  • the previous positive connection between the shape memory material and the indentation of the nut is thereby canceled and the nut is released from the turning tool.
  • the functional section can have a power transmission mechanism, which can be selectively operated in a right-hand operation or in a left-hand operation, for transmitting a rotary force from the rotary tool to the component to be rotated, and a switching device for switching the power transmission mechanism between the right-hand operation and the left-hand operation, the switching device having the Has shape memory component.
  • the switching device can be switched to left-hand or right-hand operation.
  • the power transmission mechanism may be configured to operate in the right-hand direction and in the Left-hand operation in each case in one of two mutually inverse directions of rotation of the rotary tool to transmit a rotary force to the component to be rotated and to run idle or freewheel in a respective opposite direction of rotation.
  • the power transmission mechanism can have a gear wheel that can be coupled to the component to be rotated and a switching cam that engages with the gear wheel, the switching cam being switchable between a position corresponding to right-hand operation and a position corresponding to left-hand operation by means of the shape-memory component of the switching device.
  • a switching mechanism can be fully integrated inside the turning tool and can therefore offer particularly good protection against the ingress of dirt, moisture or dust.
  • the shape-memory component of the switching device can have a first shape-memory structure and a second shape-memory structure, which can be activated independently of one another for setting right-hand operation or left-hand operation.
  • first shape memory structure without energizing the second shape memory structure at the same time, only the length of the first shape memory structure can be influenced (in particular reduced), which can generate a force for generating right-hand operation or left-hand operation.
  • only the length of the second shape memory structure can be influenced (in particular reduced) by energizing the second shape memory structure without simultaneously energizing the first shape memory structure other power to generate the other of right operation and left operation can generate.
  • the switching device can have a bistable spring plate (e.g. a leaf spring with two bistable states of curvature) between the first shape memory structure and the second shape memory structure for switching the power transmission mechanism between a first stability configuration corresponding to right-hand operation and a second stability configuration corresponding to left-hand operation.
  • a bistable spring plate can selectively assume a stable first configuration or a stable second configuration.
  • the stable first configuration can correspond to an operating state in which only the first shape memory structure (but not the second shape memory structure) is energized
  • the stable second configuration can correspond to an operating state in which only the second shape memory structure (but not the first shape memory structure) is energized is.
  • Such a bistable spring plate can thus stabilize left-hand operation or right-hand operation even if an activation current for activating a respective shape memory structure is switched off.
  • the bi-stable spring plate configured in this way can be made of spring steel, for example. It can function similarly to a "clicker".
  • one end of the bistable spring plate can be coupled to the switching cam and an opposite end of the bistable spring plate can be coupled to a rotatably mounted rocker.
  • a respective end of the first shape memory structure and the second shape memory structure can be coupled to the rotatably mounted seesaw and a respective opposite end of the first shape memory structure and the second shape memory structure can be fixedly attached to the rotary tool, for example to a housing or a circuit board.
  • the bistable spring plate is transferred from one stable configuration to the other stable configuration. Since the bistable spring plate is coupled not only to the rocker but also to the changeover cam, the conversion of the bistable spring plate into the other configuration results in the changeover cam being switched between left-hand operation and right-hand operation of the turning tool.
  • the functional section can have an output, in particular designed for attaching a nut.
  • an output can be understood in particular as an overhang on the functional section protruding on the outside with a non-rotationally symmetrical circumference (e.g. a square circumference), onto which a nut with an inversely shaped recess can be placed in order to transmit torque from the turning tool to the nut .
  • a free end of the nut mounted on the output may be mechanically configured to rotationally drive a fastener (such as a bolt or nut).
  • the turning tool can have the nut that can be attached or attached to the output. It is also possible to provide a set of different nuts, each of which can be slipped onto the output of the turning tool. It is therefore possible to drive a wide variety of fasteners with one and the same turning tool.
  • the shape memory component can be designed to transfer the output between a state that fastens the nut and a state that releases the nut.
  • the shape memory component can thus be designed as a reversible lock for a nut.
  • the shape memory component can be designed to act on an engagement body in a recess of the output in order to convert the engagement body between an outwardly protruding and nut-engaging state on the one hand and a retracted and nut-releasing state on the other hand.
  • the engagement body can be a ball or a pin.
  • the shape memory component can be configured to be moved parallel to the engagement body or to be moved angularly, in particular perpendicularly, to the engagement body in order to convert the engagement body between the outwardly projecting state and the retracted state. If the engagement body protrudes outwards, an attached socket is locked. If the engagement body is pulled back, a nut that has been set up is unlocked.
  • the handle section can have at least one actuation device that can be actuated by a user and that can be actuated to transfer the functional section between the different operating states.
  • the at least one actuating device can have an actuating device (e.g. formed by two buttons) for transferring the shape memory component between left-hand operation and right-hand operation.
  • an actuating device can be provided for transferring the shape memory component between a state of an output of the turning tool that fastens a nut and a state of the output that releases the nut.
  • the actuator may include a first knob for setting right-hand operation.
  • the actuating device can have a second button for setting left-hand operation.
  • the Actuating device has a third button for selectively locking or unlocking a nut with respect to an output.
  • at least one actuating device can be designed to switch on and/or switch off a light source, for example an LED for illuminating a work area in the vicinity of the rotary tool.
  • At least one of the at least one actuating device in the rotary tool can have a functional double assignment, so that a single actuating device can be actuated to select one of two different functions.
  • a first actuation device can be provided with a double assignment in order to select a first function and a second function. It is also possible to also provide a second actuating device with a further double assignment in order to selectively select a third function or a fourth function.
  • the first function can be a transfer of the
  • the second function can include a transition of the shape memory component into a nut-releasing state of the output.
  • the third function can include converting the shape memory component into left-hand operation.
  • the fourth function may include turning on a light source.
  • the shape memory component can be arranged on and/or in the handle section and/or on and/or in the functional section.
  • Such an integration of the shape memory component in the interior of the turning tool enables the production of a particularly space-saving turning tool. Integrating the shape memory component inside the turning tool also protects the associated mechanics from contamination and therefore increases their service life.
  • shape memory material of the shape memory device may be one of a group be formed, which consists of a wire, a spring, a sleeve and a membrane.
  • the shape-memory material can therefore have very different forms, which can be freely selected according to the desired functionality.
  • the turning tool can be designed as a ratchet (also referred to as a ratchet) or as a screwdriver (for example a screwdriver with a ratchet function).
  • a screwdriver for example a screwdriver with a ratchet function
  • Other rotary tools with a shape memory component are also possible, for example a cordless screwdriver or a drill.
  • the functional section can have a power transmission mechanism with a gear for transmitting a turning force from the turning tool to the component to be turned.
  • the transmission can be configured with at least two different gear ratios between a user turning force on the handle portion and a turning result acting on the rotating component (e.g. a turning force acting on the rotating component).
  • the transmission can have at least two gears with different radii for providing the at least two different transmission ratios, wherein a force coupling between the handle section and the functional section can take place by means of a respectively selected one of the at least two gears.
  • the functional section on the head of the rotary tool can thus be provided with a gear that can have two or more gears with different outer diameters.
  • Different gear ratios are assigned to the different gears, similar to the gears of a bicycle.
  • the user-side selection of one of the gears of the transmission for force coupling between the rotary tool and a component to be rotated makes it possible to adapt a rotary force to be transmitted in an operating state by switching on a larger gear. If, on the other hand, a user would like to achieve a large angle of rotation of a nut that is attached to an output of the turning tool with a small angle of rotation of the turning tool, the user can activate smaller gear.
  • a gear change is thus possible by implementing a transmission in the functional section of the turning tool, as a result of which the turning tool can be used with increased flexibility. For example, in the case of a ratchet or a screwdriver with a ratchet function, you can choose between turning faster and turning more slowly.
  • the transmission can be switched between different operating states with the different transmission ratios by means of the shape memory component.
  • the shape memory component can thus set a transmission ratio that can be selected by the user, for example by activating one of a plurality of gear wheels of different sizes by the shape memory component.
  • FIG. 1A shows a side view and FIG. 1B shows a top view of a rotary tool according to an exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 2A shows a cross-sectional view
  • FIG. 2B shows a cross-sectional view of a detail of the turning tool according to FIG. 1A and FIG. 1B.
  • FIG. 2C and FIG. 2D show measurement results on a shape memory component according to FIG. 2A and FIG. 2B.
  • FIG. 2E and FIG. 2F show the shape memory component according to FIG. 2A and FIG. 2B in two different configurations.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of a detail of a rotary tool according to another exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 4A shows a side view and
  • FIG. 4B shows a cross-sectional view of a detail of a rotary tool according to yet another exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 5A shows a side view
  • FIG. 5B shows a cross-sectional view of a detail of a rotary tool according to yet another exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 6A shows a side view
  • FIG. 6B shows a cross-sectional view of a detail
  • FIG. 6C shows a three-dimensional view of a detail of a rotary tool according to yet another exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 7A shows a side view and FIG. 7B shows a cross-sectional view of a detail of a rotary tool according to yet another exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 8 shows a cross-sectional view of a turning tool according to yet another exemplary embodiment of the invention in a first operating state
  • FIG. 9 shows a cross-sectional view of the turning tool in a second operating state.
  • FIG. 10 shows different spatial views of a turning tool according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 11 shows an internal view of part of a rotary tool according to another exemplary embodiment of the invention.
  • Figure 12 shows a side view of the turning tool according to Figure 11.
  • Figure 13 shows a transparent top view of the turning tool according to Figure 11 and Figure 12.
  • Figure 14 shows a larger part of the turning tool according to Figure 11 to Figure 13.
  • FIG. 15 shows a simplified top view of the turning tool according to FIG. 11 to FIG. 14 without showing the shape memory component. Identical or similar components in different figures are provided with the same reference numbers.
  • Ratchet with an attachable nut belong to the prior art. If a nut is attached to the ratchet, a screw head can be inserted into the nut in order to screw a screw into or out of an object.
  • a mechanical switch can be provided on the screw head in order to switch the ratchet between clockwise and counterclockwise rotation (corresponding to screwing a screw in or out).
  • a manually rotatable switchover cam can be positioned in two positions (corresponding to clockwise or counterclockwise rotation). At one end, the changeover cam can be held in either of the two positions by a spring-loaded ball. At the other end, the switching cam can be brought into engagement with a gear which is connected to the square drive.
  • a user of a rotary tool in particular a ratchet, is provided with functions that enable easier handling and a longer service life.
  • a shape memory component for switching the turning tool between different operating states of a functional section can be integrated in the turning tool.
  • a power supply device for example a battery
  • a handle of the rotary tool in particular a ratchet
  • a shape memory component with a shape memory alloy can make operation easier.
  • switching between clockwise rotation and counterclockwise rotation for hand-operated rotary tools can be achieved.
  • At least one light-emitting diode can be arranged on the underside of the handle or around the tool head (in particular a ratchet head), which can be switched on by actuating an actuating device (e.g. a button) on the handle and which can be connected to the energy supply device (e.g. a battery) can be connected in the handle to illuminate a working area of the tool head.
  • an actuating device e.g. a button
  • the energy supply device e.g. a battery
  • FIG. 1A shows a side view and FIG. 1B shows a top view of a rotary tool 100 according to an exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 2A shows a cross-sectional view and FIG. 2B shows a detail of the rotary tool 100 according to FIG. 1A and FIG. 1B.
  • FIG. 2C and FIG. 2D show measurement results on a shape memory component 106 according to FIG. 2A and FIG. 2B.
  • FIG. 2E and FIG. 2F show the shape memory component 106 according to FIG. 2A and FIG. 2B in two different operating states.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 1A to FIG. 2F shows a turning tool 100 designed as a ratchet for manual operation by a user.
  • the rotary tool 100 has a grip portion 102 which is adapted to the anatomical conditions of the human hand for gripping by the user.
  • the handle section 102 is followed by a functional section 104 which is designed to transmit torque to a component (not shown) that is to be rotated (for example a fastening element such as a screw or a nut).
  • a component not shown
  • the shape memory component 106 that can be seen in FIGS. 2B, FIG. 2E and FIG. 2F can be controlled in order to transfer the functional section 104 between two different operating states.
  • the two operating states relate to right-hand operation and left-hand operation of the ratchet or ratchet.
  • the rotating component 100 has a space-saving handle section 102
  • Energy supply device 108 on. This can be designed, for example, as one or more batteries or accumulators.
  • the energy supply device 108 is used to selectively supply the shape memory component 106 with electrical energy in order to transfer the functional section 104 between the different operating states.
  • the energy supply device 108 can advantageously be designed to apply an electric current to electrically conductive shape memory material of the shape memory component 106 or not in order to convert the shape memory component 106 between different mechanical configurations (corresponding to the different operating states of the functional section 104).
  • the flow of electric current through the shape-memory material leads to heating of the shape-memory material due to (desired here) ohmic losses.
  • the solid structure of the shape memory material changes above a transition temperature, so that the shape memory material automatically transitions between the configurations shown in FIG. 2E and FIG. 2F and thereby switches between the two operating states (left-hand operation or right-hand operation of the ratchet).
  • rotary tool 100 has a light source 110 (for example having one or more light-emitting diodes) for illuminating a working area of rotary tool 100 during operation, which can also be supplied with electrical energy by means of energy supply device 108.
  • shape memory device 106 includes a helical mechanical spring 112 formed of an electrically conductive shape memory material (e.g., nitinol). Depending on a temperature of the shape memory material, which can be set by selectively energizing the shape memory material, the shape memory material spring 112 has different axial lengths in the different operating states.
  • the shape memory component 106 has a further mechanical spring 114 coupled to the mechanical spring 112 .
  • the springs 112, 114 are attached to one another in series in the axial direction and are spaced apart from one another by a coupling plate 150. FIG.
  • the mechanical spring 112 and the further mechanical spring 114 are thus force-coupled to one another in the axial direction.
  • the springs 112, 114 are arranged along a common central axis. While the spring 112 should be made in whole or in part from a shape memory material, the further mechanical spring 114 can be made from another material that is not a shape memory material.
  • the other mechanical spring 114 acts as a passive compression spring.
  • the mechanical spring 112 and the further mechanical spring 114 are advantageously arranged coaxially to one another in a common housing 120 .
  • the housing 120 surrounds the springs 112, 114 laterally and (optionally in combination with a grub screw 152) on one end surface, whereas an opposite end surface of the housing 120 can be open.
  • An electrical current which is provided by the electrical energy supply device 108 , can be applied to the shape memory material spring 112 via electrical contacts 154 . With no current input (compare FIG. 2F), the shape memory material spring 112 is in a resting state.
  • the shape memory material spring 112 is heated and converted to a different solid state configuration, as shown in FIG Embodiment leads to an expansion of the shape memory material spring 112 in the longitudinal direction. As a result, the further spring 114 force-coupled to the shape memory material spring 112 in the axial direction is compressed.
  • a force-transmitting element 156 shown in Figure 2A and Figure 2B (e.g. a wire) which is connected between the springs 112, 114 in the housing 120 and a switching cam 122 can be converted into different mechanical stress states depending on whether a electric current is passed through the shape memory material of the spring 112 or not.
  • the switching cam 122 clearly functions as a spring-loaded rocker.
  • Numeral 151 in Figure 2 designates a separator disk and an electrical contact.
  • FIG. 2A and FIG. 2B show that the shape memory component 106 also has another mechanical spring 116 made of a shape memory material and another mechanical spring 118 coupled to the other mechanical spring 116, which can also be arranged in a housing 120.
  • the springs 116, 118 in the housing 120 can be expanded and configured in a corresponding manner as the springs 112, 114 in the housing 120, so that reference is made to the above description in this regard.
  • another force-transmitting element 158 e.g., a wire
  • the switching cam 122 can be placed in different mechanical stress states depending on whether an electric current guided by the shape memory material of the other spring 116 or not.
  • the mechanical spring 112 and the other mechanical spring 114 act on the switching cam 122 in the functional section 104 at a first cam position, whereas the other mechanical spring 116 and the other mechanical spring 118 at a second cam position act on the switching cam 122. Consequently the switching cam 122 can be switched between two rotational positions by means of the shape memory component 106, which corresponds to left-hand operation or right-hand operation of the ratchet.
  • the corresponding force transmission between the shape memory component 106 and the changeover cam 122 is accomplished by the force transmission elements 156, 158, which function here as pull wires of the functional section 104.
  • the functional section 104 thus has a force transmission mechanism 134, which can be selectively operated in right-hand or left-hand mode, for transmitting a rotary force from rotary tool 100 to the component to be rotated.
  • a switching device 136 is used to switch the power transmission mechanism 134 between right-hand operation and left-hand operation and makes use of the shape memory component 106 described.
  • the force transmission mechanism 134 is designed to transmit a rotational force to the component to be rotated in one of two mutually inverse directions of rotation of the rotary tool 100 in clockwise and counterclockwise operation and to run idle in a respective opposite direction of rotation.
  • the power transmission mechanism 134 is provided with a gear 140 which can be coupled to the component to be rotated and the switching cam 122 which engages with the gear 140 .
  • the switching cam 122 can be switched between a right-hand position and a left-hand position by means of the shape memory element 106 of the switching device 136, which is accomplished by applying or not applying an electric current to the respective shape memory springs 112,116.
  • the functional section 104 has an output 132 which is rigidly coupled to the gear wheel 140 and for attaching a nut, not shown serves.
  • the output 132 has a square profile, but can also be designed differently.
  • a free end of a socketed socket may be shaped to engage a component to be driven (e.g., a fastener such as a bolt or nut) to transmit torque to the component.
  • the handle section 102 is equipped with a plurality of actuating devices 146 which can be actuated manually by a user.
  • Two actuating devices 146 designed as side push buttons can be actuated by a user to transfer the shape memory component 106 between left-hand operation (e.g. lower actuating device 146 according to FIG. 1B) and right-hand operation (e.g. upper actuating device 146 according to FIG. 1B).
  • These actuating devices 146 can therefore be actuated to switch the functional section 104 between left-hand operation and right-hand operation.
  • An actuating device 146 designed as a sliding element can be pushed by a user in order to positively lock a socket placed on the output 132 on the output 132 or to unlock it from the output 132 (for example in the manner shown in Figure 4A to Figure 6C).
  • the latter actuating device 146 can therefore be actuated in order to transfer the shape memory component 106 between a state of the output 132 of the rotary tool 100 fastening a socket and a state of the output 132 in which the socket is released.
  • the shape memory component 106 described can be actuated to set left-hand operation or right-hand operation.
  • a further shape memory component 106 (not shown in FIG. 1A to FIG.
  • the shape memory component 106 is arranged in the functional section 104 and inside a tool housing 186 and is therefore advantageously isolated from environmental influences.
  • the turning tool 100 formed as a ratchet is effectively protected from dust or the like and therefore has a long service life even when the turning tool 100 is used under harsh conditions.
  • FIG. 1A and Figure 1B show a turning tool 100 designed as a ratchet with a handle section 102 in the form of a handle and a functional section 104 designed as a ratchet head with output 132.
  • Two buttons are arranged on the side of the handle as actuating devices 146 to switch between clockwise rotation and counterclockwise rotation to switch the ratchet.
  • a further button for switching on a light source 110 embodied, for example, as a light-emitting diode (LED) can be arranged on the underside of the ratchet on the upper side of the handle.
  • a battery is arranged in the handle as an energy supply device 108 (see FIG. 2A and FIG. 2B).
  • FIG. 2A shows a cross-sectional view and FIG. 2B an enlarged cross-sectional view of turning tool 100 designed as a ratchet or of the ratchet head as functional section 104.
  • Two batteries are arranged as energy supply device 108 in handle or grip section 102.
  • the ratchet head is provided with the gear wheel 140 with the output 132 designed here as a square and the switching cam 122 for switching between right and left rotation.
  • a housing 120 is disposed between each end of the switching cam 122 and the energy supply device 108 .
  • each housing 120 Disposed within each housing 120 is a compression hook spring (compare reference numerals 114 and 118, respectively) and a shape memory alloy material spring 112, 116, respectively, with a respective pair of springs 112, 114 and 116, 118 being separated by a separator disk or coupling plate 150 are separated.
  • a compression hook spring compare reference numerals 114 and 118, respectively
  • a shape memory alloy material spring 112, 116 Disposed within each housing 120 is a compression hook spring 112, 116, respectively, with a respective pair of springs 112, 114 and 116, 118 being separated by a separator disk or coupling plate 150 are separated.
  • an electric current can be passed through the respective shape memory alloy spring 112 or 116, causing it to heat up and want to return to a respectively programmed configuration.
  • a respective shape memory alloy spring 112 or 116 is acted upon by an electrical current provided by the energy supply device 108, it returns to a programmed configuration and works against the respectively assigned compression spring 114 or
  • FIG. 2C shows a force-displacement diagram 162 of a respective shape memory alloy spring 112 or 116.
  • a travel (in millimeters) is plotted along an abscissa 164, whereas a force (in Newtons) is plotted along an ordinate 166.
  • FIG. 2C shows the result of a mechanical measurement of the switching unit in the form of the shape memory component 106 according to FIG. 1A to FIG. 2F.
  • FIG. 2D illustrates a characteristic of a respective shape memory alloy spring 112 or 116 obtained by means of differential scanning calorimetry in the form of a DSC diagram 170.
  • a temperature in degrees Celsius
  • a DSC value in mw/mg
  • Curve 176 corresponds to heating
  • curve 178 corresponds to cooling.
  • the DSC plot 170 also shows that one transition temperature 180 (which may also be referred to as the activation temperature) changes on heating 176 from another transition temperature 182 (which may also be referred to as deactivation temperature may be referred to) during cooling 178 may be different.
  • the DSC chart 170 shows the respective transformation temperatures 180, 182 of the shape memory alloy that may be contained in or form a respective spring 112, 116, respectively.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of a detail of a rotary tool 100 according to another exemplary embodiment of the invention.
  • each of the flat actuators 124, 126 can be designed as a planar or level structure and can extend, for example, in the plane of the paper in FIG.
  • each of the flat actuators 124, 126 is formed with segments extending in the horizontal and vertical directions, with alternating horizontal segments and vertical segments being connected to one another to form a continuous structure of an electrically conductive shape memory material.
  • each of the flat actuators 124, 126 is formed as a meander structure.
  • the flat actuator 124 acts on a switching cam 122 in the functional section 104 at a first cam position by means of a force transmission element 156 (for example a pull wire).
  • the other flat actuator 126 acts on the switching cam 122 at a second cam position by means of a force transmission element 158 (for example a pull wire).
  • Figure 3 thus shows an alternative configuration to the compression spring-shape memory alloy-spring arrangement of the embodiment according to Figure 1A to Figure 2F, in which a respective flat actuator 124 or 126 made of a shape memory alloy is used instead of the compression spring-shape memory alloy-spring arrangement the principle of activation of the shape memory alloy actuators corresponds to that previously described.
  • FIG. 4A shows a side view of a turning tool 100 according to another exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 4B shows a cross-sectional view of a detail of the turning tool 100 according to FIG. 4A along a section plane A-A shown in FIG. 4A.
  • a shape memory component 106 is used to transfer an output 132 between a state in which an attached nut (not shown) is fastened and a state in which the nut is released.
  • the shape memory component 106 is designed to act on an engagement body 142, here designed as a ball, in a recess 144 of the output drive 132 to move the engagement body 142 between an outwardly protruding and nut-engaging state and a retracted state and on the other hand to convert the nut-releasing state.
  • the shape memory member 106 is configured to be moved perpendicularly to the engagement body 142 to transition the engagement body 142 between the outwardly projecting state and the retracted state.
  • the shape memory component 106 is formed by means of a first spring 112 made of shape memory material and a second spring 114 made of a different material, with the springs 112, 114 being contained in a common housing 120 are housed and are force-coupled in the axial direction.
  • the first spring 112 When the first spring 112 is activated by energizing its shape-memory material, it can experience an axial change in length and, in cooperation with the second spring 114, can move a link body 188 in the axial direction.
  • the engagement body 142 can either withdraw into a recess 190 of the link body 188 or be pushed out of the recess 190 to the outside.
  • the connecting link body 188 is provided with an inlet plateau 192 and an inlet bevel 194 which delimit the cutout 190 . While the engagement body 142 is locked in a notch or groove of the nut (not shown) in the configuration shown in FIG. 4B, the nut can be unlocked and ejected or removed when the link body 188 is displaced downwards according to FIG. 4B.
  • FIG. 4A shows a side view of the ratchet
  • FIG. 4B shows a side view of the ratchet head in enlarged cross section.
  • the engagement body 142 is in turn engaged with the nut.
  • the link body 188 forces the engagement body 142 into engagement with the nut.
  • the engagement body 142 engages the lead-in plateau 192 which has been displaced downward.
  • the engagement body 142 is thus arranged further inside in the square output 132, so that a socket can now be removed or pushed on.
  • FIG. 5A shows a side view of a turning tool 100 according to another exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 5B shows a cross-sectional view of a detail of turning tool 100 according to FIG. 5A along a sectional plane BB shown in FIG. 5A.
  • the shape memory member 106 is configured to be moved parallel to the engagement body 142 to transition the engagement body 142 between the outwardly projecting state and the retracted state.
  • Figure 5A and Figure 5B show an alternative design to Figure 4A and Figure 4B:
  • a shape memory alloy spring 112 is arranged perpendicular to the axis of rotation of rotary tool 100, which is in turn designed as a ratchet, and can either be activated or not activated (e.g. by a heating current from energy supply device 108 ).
  • the shape memory alloy spring 112 either contracts or expands. Accordingly, the engaging body 142, which is in turn designed as a ball, is pressed out of the square output 132 - to lock a nut - or the engaging body 142 is pressed into the square output 132 - to attach or remove a nut.
  • FIG. 6A shows a side view of a rotary tool 100 according to another exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 6B shows a cross-sectional view of a detail of the turning tool 100 according to FIG. 6A along a section plane C-C shown in FIG. 6A.
  • Figure 6C shows a three-dimensional view.
  • the shape-memory component 106 is formed by an outer section 128 of the rotary tool 100 that is formed in sections from a shape-memory material.
  • the shape memory component 106 has a locally enlarged external dimension or an unchanged dimension compared to the surroundings.
  • the shape memory component 106 can be transferred between a configuration (not shown) lying on the outside of the turning tool 100 and a configuration that protrudes in sections over the outside of the turning tool 100 (shown in Figure 6B and Figure 6C).
  • the shape memory component 106 as a filament 130 from the
  • the shape memory component 106 extends along an outside of an output 132 of the functional section 104.
  • the illustrated shape memory component 106 serves to convert the output 132 between a state fastening a nut to the output 132 when the shape memory component 106 is raised above the outside of the rotary tool 100 protrudes, and the nut relative to the output 132 releasing state when the shape memory component 106 rests on the outside.
  • Figure 6A to Figure 6C thus show an alternative to the arrangement of a separate engagement body 142 (in particular a ball) in the square output 132.
  • a separate engagement body 142 in particular a ball
  • such a ball is clearly replaced by a shape memory alloy wire in the form of the filament 130.
  • the latter is - depending on the configuration (i.e. activation or deactivation) - received flush in the square drive 132 with the release of a nut or - as shown in Figure 6B and Figure 6C - protruding from it in a semicircle.
  • the configuration i.e. activation or deactivation
  • a nut can thus be attached or removed (shape memory alloy wire flush in or on the square output 132), or the shape memory alloy wire holds the nut on the square output 132.
  • This exemplary embodiment can also be implemented with a differently shaped output 132 .
  • FIG. 7A shows a cross-sectional view of a rotary tool 100 according to another exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 7B shows another cross-sectional view of the turning tool 100 according to FIG. 7A along a section plane D-D shown in FIG. 7A.
  • turning tool 100 is designed as a screwdriver. More specifically, Figure 7A shows an overall view of the screwdriver and Figure 7B is a cross-sectional view of the screwdriver. Figure 7B also shows a right-left rotation changeover similar to that described with reference to Figures 1A through Figure 2F.
  • each end of a switching cam 122 is connected to a shape-memory alloy actuator as a shape-memory component 106, the other end of which is fixedly connected to the screwdriver or to its tool housing 186.
  • the changeover cam 122 is switched for clockwise or counterclockwise rotation.
  • FIG. 8 shows a cross-sectional view of a lathe tool 100 according to yet another exemplary embodiment of the invention in a first operating state
  • FIG. 9 shows a cross-sectional view of the lathe tool 100 in a second operating state.
  • Figures 8 and 9 is similar to each of Figures 4A and 4B, with the shape memory member 106 of Figures 8 and 9 being formed as a membranous or leaf spring configured shape memory material.
  • the shape memory material is attached to a circuit board 198 (and/or tool housing 186) as a curved membrane.
  • the shape memory alloy actuator is in a configuration in which the link body 188 pushes the engagement body 142 outward to be engaged with a nut, not shown.
  • the shape memory alloy actuator is in another configuration in which link body 188 is displaced to the right and receives engagement body 142 in recess 190, thereby releasing the nut.
  • FIG. 10 shows different spatial views of a turning tool 100 according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 10 it is shown how a button battery can be pushed into the rear of the tool housing 186 as an energy supply device 108 after a cover 199 has been removed.
  • a light source 110 attached, for example, in a semicircle to the ratchet head can be actuated by means of an actuating device 146 on an underside of the ratchet in order to illuminate a working area of the turning tool 100 .
  • the rotary tool 100 shown provides a quick-release mechanism for a socket placed on an output 132 .
  • a fully sealed tool housing 186 is also provided, preventing unwanted ingress of dust or the like. Switching between a left gear (see reference number 191) and a right gear (see reference number 193) is possible at the touch of a button.
  • the light source 110 enables a working area of the turning tool 100 to be illuminated.
  • FIG. 11 shows an inside view of part of a rotary tool 100 according to another exemplary embodiment of the invention.
  • Figure 12 shows a side view of the turning tool 100 according to Figure 11.
  • Figure 13 shows a transparent plan view of the turning tool 100 according to Figure 11 and Figure 12.
  • Figure 14 shows a larger part of the turning tool 100 according to Figure 11 to Figure 13.
  • Figure 15 shows a simplified plan view of the rotary tool 100 according to Figure 11 to Figure 14 without showing the shape memory component 106.
  • the rotary tool 100 according to Figure 11 to Figure 15 has the
  • Functional section 104 in turn has a power transmission mechanism 134 that can be operated selectively in right-hand operation or in left-hand operation for transmitting a rotary force from rotary tool 100 to the component to be rotated (not shown).
  • a switching device 136 serves to switch the power transmission mechanism 134 between right-hand operation and left-hand operation.
  • the implemented power transmission mechanism 134 includes a gear wheel 140 that can be coupled to the component to be rotated and a switching cam 122 designed as a toothed piece that engages with the gear wheel 140.
  • the switching cam 122 can be switched between a position corresponding to right-hand operation and a position corresponding to left-hand operation by means of a shape memory component 106 of the switching device 136, as will be described in more detail below.
  • the shape memory component 106 of the switching device 136 has a first shape memory structure 112 and a second shape memory structure 112′.
  • the two shape-memory structures 112, 112' can each be designed, for example, as coil springs or flat actuators made of a shape-memory material such as nitinol.
  • a shape-memory material such as nitinol.
  • the switching device 136 further comprises a bistable spring plate 171 between the first shape memory structure 112 and the second shape memory structure 112' for switching the power transmission mechanism 134 between a first stability configuration corresponding to right-hand operation and a second stability configuration corresponding to left-hand operation on.
  • the bistable spring plate 171 can be located either in the curved stability configuration best seen in FIG. 15 or in another curved stability configuration (not shown), depending on which of the shape memory structures 112, 112' is currently being shortened by energizing.
  • bistable spring plate 171 One end of the bistable spring plate 171 is coupled to the switching cam 122 at a central position. An opposite end of the bistable spring plate 171 is coupled to the pivoted rocker 173 at a central position. Since the distance between the two said ends is greater than the resting length or force-free length of the bistable spring plate 171, the bistable spring plate 171 is clamped in a curved manner into one of the two stable end positions.
  • a respective end of the first shape memory structure 112 and the second shape memory structure 112' is at an outer position with the rotatably mounted rocker 173 coupled.
  • a respective opposite end of the first shape memory structure 112 and the second shape memory structure 112' is fixedly attached to the turning tool 100, for example to a circuit board 175 or to another housing part.
  • the bistable spring plate 171 can be brought into one of the two stable configurations under the influence of the force of the shape memory structures 112, 112'. The bistable spring plate 171 can thus stabilize left-hand operation or right-hand operation.
  • the handle portion 102 has two different actuators 146 thereon.
  • Each of the two actuating devices 146 has a functional double assignment. Consequently, each of the two actuators 146 is operable to select one of two different functions.
  • Actuating device 146 can be pressed briefly by a user (i.e. shorter than a predefinable threshold value) in order to activate left-hand operation of a force transmission mechanism 134 for transmitting a rotary force from rotary tool 100 to the component to be rotated. If the user presses the actuating device 146 labeled "L” for a long time (ie longer than the predefinable threshold value), a light source (see reference number 110 in FIG. 1A), not shown in FIG. 15, is activated, for example an LED.
  • the further actuating device 146 which is labeled "R" by way of example in Figure 14, can be pressed briefly by a user (i.e. shorter than a further specifiable threshold value) in order to initiate right-hand operation of the force transmission mechanism 134 for transmitting a rotary force from the turning tool 100 to the component to be turned activate. Press the
  • Turning tool 100 are designed to be particularly compact and particularly intuitive for a user.

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Abstract

Drehwerkzeug (100) zum manuellen Bedienen durch einen Benutzer, wobei das Drehwerkzeug (100) einen Griffabschnitt (102) zum Greifen durch den Benutzer, einen Funktionsabschnitt (104) zum Kraftkoppeln mit einem zu drehenden Bauteil, und ein Formgedächtnisbauteil (106) aufweist, das zum Überführen des Funktionsabschnitts (104) zwischen unterschiedlichen Betriebszuständen ansteuerbar ist.

Description

Drehwerkzeug mit Formgedächtnisbauteil
Die Erfindung betrifft ein Drehwerkzeug.
Knarre oder Ratsche sind Bezeichnungen für ein Schraubwerkzeug, das nicht immer wieder neu angesetzt werden muss, wenn zu wenig Raum zur Verfügung steht, um eine vollständige Umdrehung mit einem aufgesetzten Schlüssel ausführen zu können. Um eine Schraubverbindung schrittweise festzuziehen oder zu lösen, wird die Ratsche stattdessen wiederholt um einen bestimmten Winkel hin- und herbewegt. Dabei überträgt die Ratsche die Handkraft in der einen Drehrichtung direkt auf eine Mutter oder Schraube. In der Gegendrehrichtung wird dagegen keine Kraft übertragen, sondern die Ratsche dreht leer. Damit das Werkzeug sowohl für Auf- als auch für Zuschrauben geeignet ist, kann diese Funktion mit einem Hebel oder Drehring am Kopf umgeschaltet werden, so dass die jeweiligen Drehrichtungen für Leerlauf und Kraftübertragung miteinander vertauscht werden.
Die offene Umschaltmechanik einer herkömmlichen Knarre zum Umschalten zwischen Rechtsbetrieb und Linksbetrieb ist anfällig für ein Eindringen von Staub und dergleichen, wodurch die Lebensdauer der Knarre beschränkt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Drehwerkzeug mit erhöhter Lebensdauer bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Drehwerkzeug zum manuellen Bedienen durch einen Benutzer geschaffen, wobei das Drehwerkzeug einen Griffabschnitt zum Greifen durch den Benutzer, einen Funktionsabschnitt zum Kraftkoppeln mit einem zu drehenden Bauteil, und ein Formgedächtnisbauteil aufweist, das zum Uberführen des Funktionsabschnitts zwischen unterschiedlichen Betriebszuständen ansteuerbar ist.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter einem „Drehwerkzeug" insbesondere ein von einem Benutzer bedienbares Hilfsmittel verstanden werden, dass im Betrieb in Drehung versetzt werden kann. Beispielsweise kann ein solches Drehwerkzeug für Montage- oder Reparaturarbeiten eingesetzt werden. Das Drehwerkzeug kann mit Muskelkraft oder mit elektrischer Energie betrieben werden. Beispiele für derartige Drehwerkzeuge sind Knarren, Schraubendreher, Akkuschrauber, Bohrmaschinen, etc. Insbesondere kann das Drehwerkzeug ein Handwerkzeug oder eine Handmaschine sein.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter einem „Griffabschnitt" insbesondere ein Teil des Drehwerkzeugs verstanden werden, das bestimmungsgemäß von einem Benutzer ergriffen wird oder händisch gehalten wird. Insbesondere kann der Griffabschnitt ein Griffstück sein.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter einem „Funktionsabschnitt" insbesondere ein Teil des Drehwerkzeugs verstanden werden, das die Werkzeugfunktion des Drehwerkzeugs bereitstellt. Insbesondere kann der Funktionsabschnitt Kraft zwischen dem Drehwerkzeug und einem mittels des Drehwerkzeugs zu betätigenden Körper (beispielsweise eine Mutter oder eine Schraube) übertragen.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter einem „Formgedächtnisbauteil" insbesondere ein Bauteil des Drehwerkzeugs verstanden werden, dessen Bauteilfunktion ganz oder teilweise auf einem Formgedächtnismaterial (insbesondere einer Formgedächtnislegierung) beruht, das abhängig von seiner Temperatur unterschiedliche räumliche oder strukturelle Konfigurationen einnehmen kann. Formgedächtnislegierungen können beispielsweise durch spezielle Metalle gebildet werden, die in mindestens zwei unterschiedlichen Kristallstrukturen existieren können. Solche Formgedächtnislegierungen können sich an eine frühere Formgebung trotz nachfolgender Verformung scheinbar erinnern, d.h. bewegen sich selbsttätig bei einer entsprechenden Temperaturänderung in eine andere Konfiguration zurück. Dieses Phänomen kann bei Formgedächtnislegierungen reversibel sein, sodass solche Materialien gesteuert durch eine bereitgestellte Temperatur zwischen unterschiedlichen räumlichen oder strukturellen Konfigurationen hin und her geschaltet werden können. Beispiele für als Formgedächtnislegierung verwendbare Materialien sind Nickel-Titan (insbesondere Nitinol) oder Nickel- Titan-Kupfer.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung können unter „unterschiedlichen Betriebszuständen des Funktionsabschnitts" insbesondere unterschiedliche räumliche oder strukturelle Konfigurationen von Formgedächtnismaterial (und optional von damit strukturell zusammenwirkendem anderen Material) des Formgedächtnisbauteils verstanden werden, die zu unterschiedlichen Funktionszuständen oder Funktionen (wie beispielsweise einem Rechtsbetrieb oder einem Linksbetrieb einer Knarre) oder zu einer Aktivierung oder Deaktivierung einer Funktion (zum Beispiel einer Verriegelung oder einer Entriegelung einer auf einen Abtrieb einer Knarre aufgesetzten Nuss) des Funktionsabschnitts und somit des Drehwerkzeugs führen.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Drehwerkzeug (insbesondere eine Knarre oder ein Schraubendreher) bereitgestellt, das aufgrund des Einsatzes eines im Inneren des Drehwerkzeugs integrierbaren Formgedächtnisbauteils dicht ausgebildet werden kann. Dadurch kann mit Vorteil ein Eindringen von Staub und anderen Fremdkörpern ins Innere des Drehwerkzeugs vermieden werden. Grund hierfür ist, dass bei Verwendung eines Formgedächtnisbauteils eine Bauteilfunktion im Inneren des Drehwerkzeugs implementierbar ist (beispielsweise eine Umschaltmechanik im Inneren des Drehwerkzeugs integrierbar ist). Dies ermöglicht wiederum im Unterschied zu einer nach außen offenen Bauteilfunktion (beispielsweise Umschaltmechanik) eine längere Lebensdauer des Drehwerkzeugs, insbesondere weit oberhalb von zwei Jahren. Im Weiteren werden zusätzliche exemplarische Ausführungsbeispiele des Drehwerkzeugs beschrieben.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Drehwerkzeug eine Energieversorgungseinrichtung aufweisen, insbesondere mindestens eine (zum Beispiel auswechselbare) Batterie oder mindestens ein (insbesondere wiederaufladbarer, weiter insbesondere induktiv wiederaufladbarer) Akku, zum selektiven Versorgen des Formgedächtnisbauteils mit Energie zum Überführen des Funktionsabschnitts zwischen den unterschiedlichen Betriebszuständen. Um das Formgedächtnisbauteil zwischen den unterschiedlichen Betriebszuständen zu überführen, kann ein Überführen von Formgedächtnismaterial des Formgedächtnisbauteils von einer Temperatur unterhalb einer Grenztemperatur (die auch als Umwandlungstemperatur bezeichnet werden kann) auf eine Temperatur oberhalb der Grenztemperatur bzw. von einer Temperatur oberhalb einer (identischen oder anderen) Grenztemperatur auf eine Temperatur unterhalb der Grenztemperatur durchgeführt werden. Die Bereitstellung von Energie für eine entsprechende Temperaturerhöhung kann bevorzugt durch elektrische Energie erfolgen, die von der Energieversorgungseinrichtung bereitgestellt werden kann. Mit Vorteil kann von der Energieversorgungseinrichtung bereitgestellter elektrischer Strom direkt durch ein elektrisch leitfähiges Formgedächtnismaterial geleitet werden, um zwischen unterschiedlichen Konfigurationen des Formgedächtnisbauteils und folglich unterschiedlichen Betriebszuständen des Funktionsabschnitts umzuschalten.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine Temperaturerhöhung über eine Grenztemperatur hinaus zu einem Überführen des Formgedächtnismaterials des Formgedächtnisbauteils in eine räumlich erweiterte Konfiguration führen. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann eine Temperaturerhöhung über eine Grenztemperatur hinaus zu einem Überführen des Formgedächtnismaterials des Formgedächtnisbauteils in eine räumlich kontrahierte Konfiguration führen. Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Energieversorgungseinrichtung in dem Griffabschnitt des Drehwerkzeugs angeordnet sein. Aufgrund anatomischer Erfordernisse hat ein Griffabschnitt gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel häufig eine ausreichende Größe, um dort die Energieversorgungseinrichtung unterzubringen. Ein Austausch der Energieversorgungseinrichtung (zum Beispiel ein Batteriewechsel) kann zum Beispiel von einer Stirnfläche des Griffabschnitts aus erfolgen.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Energieversorgungseinrichtung ausgebildet sein, selektiv einen elektrischen Strom an das Formgedächtnisbauteil anzulegen, um das Formgedächtnisbauteil zwischen unterschiedlichen mechanischen Konfigurationen zu überführen. Vorteilhaft kann ein Formgedächtnismaterial elektrisch leitfähig sein, sodass durch Durchführen von elektrischem Strom durch das Formgedächtnismaterial aufgrund ohmscher Verluste ein Erhitzen des Formgedächtnismaterials auf eine Temperatur oberhalb einer Grenz- bzw. Umwandlungstemperatur und dadurch ein Umschalten zwischen unterschiedlichen Betriebszuständen des Funktionsabschnitts erreichbar ist. Das Durchführen des elektrischen Stroms durch das Formgedächtnismaterial kann also zu hier vorteilhaften ohmschen Verlusten führen, welche die Erwärmung des Formgedächtnismaterials auf eine Temperatur oberhalb der Grenztemperatur bewirkt. Ein Schalten des Formgedächtnisbauteils zwischen den unterschiedlichen Betriebszuständen kann durch bloße Bestromung das Formgedächtnismaterials bzw. durch eine Unterbrechung des Stromflusses durch das Formgedächtnismaterial und somit in einfacher Weise bewerkstelligt werden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Drehwerkzeug eine Lichtquelle zum Beleuchten eines Arbeitsgebiets des Drehwerkzeugs aufweisen, die mittels der Energieversorgungseinrichtung mit Energie versorgbar ist. Wenn zum Umschalten des Formgedächtnisbauteils zwischen den unterschiedlichen Betriebszuständen des Funktionsabschnitts eine Energieversorgungseinrichtung in dem Drehwerkzeug untergebracht wird, kann diese simultan zum Versorgen der Lichtquelle mit elektrischer Energie zum Beleuchten eines Raumbereichs verwendet werden, der im Betrieb mittels des Funktionsabschnitts bearbeitet wird. Dadurch wird der Benutzerkomfort verbessert, ohne dass die Komplexität des Drehwerkzeugs nennenswert erhöht wird.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Formgedächtnisbauteil eine mechanische Feder (insbesondere eine Druckfeder oder eine Zugfeder) aus einem Formgedächtnismaterial aufweisen oder daraus bestehen, wobei die mechanische Feder in den unterschiedlichen Betriebszuständen unterschiedliche Axiallängen bzw. Axialerstreckungen aufweisen kann. Insbesondere kann die mechanische Feder eine Schraubenfeder oder eine Blattfeder sein. Anschaulich kann eine solche mechanische Feder aus einer Formgedächtnislegierung durch Erwärmung über eine Grenz- oder Umwandlungstemperatur (zum Beispiel durch Bestromung) von einer Ausgangskonfiguration in eine ausgelenkte oder expandierte Konfiguration überführt werden. Bei einer Schraubenfeder kann eine solche Umwandlung des Formgedächtnismaterials also eine Druckkraft generieren. In entsprechender Weise kann eine beispielsweise an einem Gehäuse gelagerte Blattfeder aus einem Formgedächtnismaterial in eine räumlich expandierte Konfiguration überführt werden, in welcher die Blattfeder ausgelenkt wird und eine Druckkraft in dem Funktionsabschnitt auslöst, die wiederum zur Überführung in einen anderen Betriebszustand des Funktionsabschnitts führt.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Formgedächtnisbauteil eine mit der mechanischen Feder gekoppelte weitere mechanische Feder aufweisen. Bevorzugt kann die weitere mechanische Feder aus einem Material hergestellt sein, das kein Formgedächtnismaterial ist. Eine erste Grenztemperatur, bei deren Überschreiten sich ein Formgedächtnismaterial räumlich ausdehnt, kann unterschiedlich (insbesondere höher) sein als eine zweite Grenztemperatur, bei deren Unterschreiten (nach vorherigem Überschreiten der ersten Grenztemperatur) sich das Formgedächtnismaterial räumlich wieder zusammenzieht (vergleiche Figur 2D). Insbesondere aufgrund des beschriebenen Effekts kann es zu einer Zeitverzögerung bei Rückführung des Formgedächtnisbauteils in eine Ausgangskonfiguration nach zwischenzeitlicher Erwärmung kommen. Indem eine Feder aus einem Formgedächtnismaterial mit einer weiteren mechanischen Feder kraftgekoppelt wird, kann ein schnelleres Zurückführen der Feder aus dem Formgedächtnismaterial in eine Ausgangslage nach Abkühlung erreicht werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die weitere Feder durch die Feder aus Formgedächtnismaterial bei Erwärmung über die Grenztemperatur komprimiert werden kann und nach Abkühlen der Feder unter die Grenztemperatur eine rücktreibende Kraft auf die Feder aus Formgedächtnismaterial ausübt, die deren Rückführung in die Ausgangslage fördert.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel können die mechanische Feder und die weitere mechanische Feder in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein, insbesondere koaxial. Die Kraftübertragung zwischen den beiden mechanischen Federn kann somit entlang deren gemeinsamer Zentralachse erfolgen. Zu diesem Zweck können die beiden mechanischen Federn in Längsrichtung seriell verbunden sein. Ein seitliches Führen der beiden Federn in einem (zum Beispiel hohlzylindrischen) Gehäuse kann eine geführte bzw. definierte Kraftübertragung entlang der Zentralachse sicherstellen. Ein entsprechendes Formgedächtnisbauteil weist exzellente Eigenschaften hinsichtlich der Definiertheit und Steuerbarkeit der Kraftübertragung auf.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Formgedächtnisbauteil zusätzlich eine andere mechanische Feder aus einem Formgedächtnismaterial und eine mit der anderen mechanischen Feder gekoppelte andere weitere mechanische Feder aufweisen. Anders ausgedrückt kann zusätzlich zu der oben beschriebenen Anordnung aus Feder und weiterer Feder eine vorzugsweise baugleiche Anordnung aus den beiden anderen Federn verwendet werden, um ein Formgedächtnisbauteil gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zu erhalten. Wenn die beiden Anordnungen gegenläufig betrieben werden (beispielsweise durch entsprechende Einstellung einer Stromzuführung), können sie beim Umschalten des Funktionsabschnitts zwischen unterschiedlichen Betriebszuständen einander gegenseitig synergistisch unterstützen.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die mechanische Feder an einer ersten Nockenposition auf einen Umschaltnocken in dem Funktionsabschnitt einwirkend und eine andere mechanische Feder des Formgedächtnisbauteils aus einem Formgedächtnismaterial an einer zweiten Nockenposition auf den Umschaltnocken einwirkend ausgebildet sein, sodass der Umschaltnocken mittels des Formgedächtnisbauteils zwischen zwei Drehstellungen umschaltbar ist. Zum Beispiel können die mechanische Feder und die weitere mechanische Feder an einer ersten Nockenposition auf einen Umschaltnocken in dem Funktionsabschnitt einwirkend und die andere mechanische Feder und die andere weitere mechanische Feder an einer zweiten Nockenposition auf den Umschaltnocken einwirkend ausgebildet sein, sodass der Umschaltnocken mittels des Formgedächtnisbauteils zwischen zwei Drehstellungen umschaltbar ist (vergleiche zum Beispiel Figur 2A und Figur 2B). Zwischen einer jeweiligen Anordnung aus einer Feder aus Formgedächtnismaterial und einer Feder aus einem Material ohne Formgedächtnis einerseits und dem Umschaltnocken andererseits kann ein jeweiliger Zugdraht zur Kraftübertragung angeordnet sein. Ein Bestromen des Formgedächtnismaterials von einer der beiden Anordnungen kann ausreichend sein, um durch eine Kraftübertragung über einen jeweiligen Zugdraht den Umschaltnocken umzuschalten. Dadurch können zwei unterschiedliche Betriebszustände des Funktionsabschnitts eingestellt werden, beispielsweise wahlweise ein Linksbetrieb oder ein Rechtsbetrieb einer Ratsche.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel können die mechanische Feder und die weitere mechanische Feder in axialer Richtung miteinander kraftgekoppelt sein. Anschaulich kann bei einer axialen Serienschaltung der Feder und der weiteren Feder eine uniaxiale (und daher präzise geführte) Kraftübertragung zwischen den Federn erreicht werden. Insbesondere kann die Feder aus Formgedächtnismaterial bei Bestromung ausgelenkt werden und kann eine Axialkraft auf die weitere Feder ausüben. Durch Zusammenwirken der beiden Federn kann auch eine Rückführung der Feder aus Formgedächtnismaterial bei Abkühlung nach vorheriger erwärmungsbedingter Ausdehnung beschleunigt werden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Formgedächtnisbauteil einen Flachaktor aus einem Formgedächtnismaterial aufweisen, der in den unterschiedlichen Betriebszuständen unterschiedliche Längserstreckungen aufweist. Zum Beispiel kann der Flachaktor als planare oder ebene Struktur mit sich in unterschiedlichen Richtungen erstreckenden Segmenten ausgebildet sein. Zum Beispiel kann der Flachaktor als Mäanderstruktur (vergleiche Figur 3), Zickzackstruktur, Wellenstruktur oder Sägezahnstruktur ausgebildet sein. Mit einem geeignet geformten Flachaktor kann ein Kontrahieren bzw. Zusammenziehen des Formgedächtnismaterials bei Erwärmung erreicht werden. Anders ausgedrückt kann ein Bestromen bei einer solchen Konfiguration zu einer Dimensionsverringerung in Längserstreckungsrichtung führen. Eine Konfiguration des Formgedächtnismaterials als Flachaktor mit Segmenten in Längs- und Querrichtung erlaubt ein besonders schnelles Umschalten zwischen den unterschiedlichen Betriebszuständen und ein zügiges Abkühlen nach vorheriger Erwärmung des Formgedächtnismaterials. Ein Formgedächtnismaterial eines Flachaktors kann ebenfalls durch elektrischen Stromfluss durch das Formgedächtnismaterial hindurch zwischen unterschiedlichen Konfigurationen geschaltet werden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Formgedächtnisbauteil zusätzlich einen anderen Flachaktor aus einem Formgedächtnismaterial aufweisen, der in den unterschiedlichen Betriebszuständen unterschiedliche Längserstreckungen aufweist. Wie zum Beispiel in Figur 3 dargestellt, können zwei beispielsweise baugleiche Flachaktoren jeweils über einen zugeordneten Zugdraht mit einem Bauelement im Funktionsabschnitt gekoppelt werden. Durch entsprechendes Bestromen jeweils eines Flachaktors kann durch die Zugdrähte ein asymmetrischer Zugkrafteintrag auf das Bauelement erreicht werden, sodass dieses verdreht, verkippt oder verschoben und dadurch geschaltet werden kann.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann der Flachaktor an einer ersten Nockenposition auf einen Umschaltnocken in dem Funktionsabschnitt einwirkend ausgebildet sein und kann der andere Flachaktor an einer zweiten Nockenposition auf den Umschaltnocken einwirkend ausgebildet sein, sodass der Umschaltnocken mittels des Formgedächtnisbauteils zwischen zwei Drehstellungen umschaltbar ist. Eine solche Konfiguration, die in dem Ausführungsbeispiel von Figur 3 verwirklicht ist, erlaubt zum Beispiel ein Umschalten zwischen einem Rechtsbetrieb und einem Linksbetrieb einer Knarre oder eines anderen Drehwerkzeugs.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Formgedächtnisbauteil einen aus einem Formgedächtnismaterial gebildeten Außenabschnitt des Drehwerkzeugs bilden, der in den unterschiedlichen Betriebszuständen zumindest abschnittsweise ein unterschiedliches Außenmaß aufweist. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in Figur 6B und Figur 6C dargestellt. Beispielsweise kann das Formgedächtnismaterial dann zum Beispiel eine filamentförmige, streifenförmige oder plättchenförmige Gestalt haben und kann durch Bestromung oder anderweitige Erwärmung nach außen ausgestellt oder nach innen eingezogen werden. Im ausgestellten Betriebszustand kann dann eine Einwirkung des Drehwerkzeugs auf ein Peripheriebauteil erfolgen (zum Beispiel ein formschlüssiges Verriegeln einer mit einer Kerbe versehenen Nuss an einem Abtrieb des Drehbauteils, wobei das vorübergehend ausgestellte Formgedächtnismaterial zum Verriegeln in die Kerbe der Nuss eingreifen kann). Im eingezogenen Betriebszustand hingegen kann das Peripheriebauteil kraftfrei von dem Drehwerkzeug abnehmbar sein (zum Beispiel kann die Nuss von den Abtrieb abgenommen werden, ohne dass das Formgedächtnismaterial dies verhindert). Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann sich das Formgedächtnisbauteil also vorteilhaft entlang einer Außenseite eines Abtriebs des Funktionsabschnitts erstrecken.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Formgedächtnisbauteil zwischen einer an der Außenseite des Drehwerkzeugs anliegenden Konfiguration und einer über die Außenseite des Drehwerkzeugs zumindest abschnittsweise erhaben überstehenden Konfiguration überführbar sein. Zum Beispiel kann in der anliegenden Konfiguration das Formgedächtnisbauteil eine längsgestreckte Gestalt einnehmen. In der erhaben überstehenden Konfiguration kann das Formgedächtnisbauteil anschaulich ausgebeult sein.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Formgedächtnisbauteil als ein Filament aus dem Formgedächtnismaterial ausgebildet sein. Ein solches Filament aus einem Formgedächtnismaterial kann mit besonders geringem Energieeintrag über eine Grenztemperatur zum Umschalten der Konfiguration des Formgedächtnismaterials überführt werden, insbesondere weil eine Filamentgestalt temperaturerhöhende ohmsche Verluste fördert.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Formgedächtnisbauteil zum Überführen des Abtriebs zwischen einem eine Nuss an dem Abtrieb befestigenden Zustand, wenn das Formgedächtnisbauteil über die Außenseite des Drehwerkzeugs erhaben übersteht, und einem die Nuss gegenüber dem Abtrieb freigegebenen Zustand, wenn das Formgedächtnisbauteil an der Außenseite anliegt, ausgebildet sein. Ein solches Ausführungsbeispiel stellt also einen Schnelllösemechanismus für ein Lösen einer Nuss von einem Abtrieb des Drehwerkzeugs unter Verwendung eines Formgedächtnisbauteils bereit. Die zeitweilige oder reversible Befestigung von Nuss und Abtrieb aneinander kann zum Beispiel durch einen mittels eines Formgedächtnismaterials betätigten Eingriffskörper zum Eingreifen in eine Aussparung der Nuss oder durch Eingreifen des Formgedächtnismaterials selbst in die Aussparung der Nuss erfolgen. Durch Einfahren des Eingriffskörpers oder des Formgedächtnismaterials in den Abtrieb, ausgelöst durch eine entsprechende Temperatursteuerung des Formgedächtnismaterials, kann die Nuss vom Abtrieb ausgeworfen oder abgenommen werden. Die Nuss ist auf den Abtrieb aufzustecken, um an ihrem freien Ende auf ein Bauteil bzw. Befestigungselement (wie beispielsweise eine Mutter oder eine Schraube) unter Aufbringung einer Drehkraft durch das Drehwerkzeug einzuwirken. Um die Nuss zuverlässig an dem Drehwerkzeug zu befestigen, kann nach Aufstecken der Nuss auf den Abtrieb des Formgedächtnisbauteils durch ausreichende Erwärmung des Formgedächtnismaterials dieses in die erhaben überstehende Konfiguration überführt werden. In dieser Konfiguration kann das Formgedächtnismaterial in eine Nut oder Kerbe oder sonstige Vertiefung der Nuss eingreifen, um die Nuss an den Drehwerkzeug zu verriegeln. Zum Abnehmen der Nuss kann eine Bestromung des Formgedächtnisbauteils beendet werden, wodurch das Formgedächtnismaterial abkühlt und in eine an der Außenseite des Abtriebs anliegende Konfiguration überführt bzw. rückgeführt wird. Der vorherige Formschluss zwischen Formgedächtnismaterial und Vertiefung der Nuss wird dadurch aufgehoben und die Nuss von dem Drehwerkzeug gelöst.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann der Funktionsabschnitt einen selektiv in einem Rechtsbetrieb oder in einem Linksbetrieb betreibbaren Kraftübertragungsmechanismus zum Übertragen einer Drehkraft von dem Drehwerkzeug auf das zu drehende Bauteil, und eine Umschalteinrichtung zum Umschalten des Kraftübertragungsmechanismus zwischen dem Rechtsbetrieb und dem Linksbetrieb aufweisen, wobei die Umschalteinrichtung das Formgedächtnisbauteil aufweist. Anschaulich kann durch thermisches Aktivieren von Formgedächtnismaterial des Formgedächtnisbauteils (zum Beispiel durch Bestromung) die Umschalteinrichtung in einen Links- oder Rechtsbetrieb überführt werden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann der Kraftübertragungsmechanismus ausgebildet sein, im Rechtsbetrieb und im Linksbetrieb jeweils in einer von zwei zueinander inversen Drehrichtungen des Drehwerkzeugs eine Drehkraft auf das zu drehende Bauteil zu übertragen und in einer jeweils entgegengesetzten Drehrichtung leerzulaufen bzw. freizulaufen.
Dies kann dadurch erreicht werden, dass zum Beispiel ein mit einem Abtrieb kraftgekoppeltes Zahnrad mit einer Zahnung an einem Umschaltnocken so in Eingriff gebracht wird, dass eine Kraftübertragung in einer Drehrichtung ermöglicht und in der entgegengesetzten Drehrichtung mechanisch verunmöglicht ist.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann der Kraftübertragungsmechanismus ein mit dem zu drehenden Bauteil koppelbares Zahnrad und einen Umschaltnocken in Eingriff mit dem Zahnrad aufweisen, wobei der Umschaltnocken mittels des Formgedächtnisbauteils der Umschalteinrichtung zwischen einer dem Rechtsbetrieb entsprechenden Stellung und einer dem Linksbetrieb entsprechenden Stellung umschaltbar ist. Ein solcher Umschaltmechanismus kann vollständig im Inneren des Drehwerkzeugs integriert sein und kann daher einen besonders guten Schutz gegen Eindringen von Schmutz, Feuchtigkeit oder Staub bieten.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Formgedächtnisbauteil der Umschalteinrichtung eine erste Formgedächtnisstruktur und eine zweite Formgedächtnisstruktur aufweisen, die zum Einstellen des Rechtsbetriebs oder des Linksbetriebs voneinander unabhängig aktivierbar sind. Durch Bestromung der ersten Formgedächtnisstruktur ohne gleichzeitige Bestromung der zweiten Formgedächtnisstruktur kann nur die Länge der ersten Formgedächtnisstruktur beeinflusst (insbesondere verringert) werden, was eine Kraft zur Erzeugung von Rechtsbetrieb oder Linksbetrieb generieren kann. Umgekehrt kann durch Bestromung der zweiten Formgedächtnisstruktur ohne gleichzeitige Bestromung der ersten Formgedächtnisstruktur kann nur die Länge der zweiten Formgedächtnisstruktur beeinflusst (insbesondere verringert) werden, was eine andere Kraft zur Erzeugung das anderen des Rechtsbetriebs und des Linksbetriebs erzeugen kann.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Umschalteinrichtung ein bistabiles Federblech (zum Beispiel eine Blattfeder mit zwei bistabilen Krümmungszuständen) zwischen der ersten Formgedächtnisstruktur und der zweiten Formgedächtnisstruktur zum Umschalten des Kraftübertragungsmechanismus zwischen einer dem Rechtsbetrieb entsprechenden ersten Stabilitätskonfiguration und einer dem Linksbetrieb entsprechenden zweiten Stabilitätskonfiguration aufweisen. Ein solches bistabiles Federblech kann selektiv eine stabile erste Konfiguration oder eine stabile zweite Konfiguration einnehmen. Hierbei kann die stabile erste Konfiguration einem Betriebszustand entsprechen, in dem nur die erste Formgedächtnisstruktur (nicht aber die zweite Formgedächtnisstruktur) bestromt ist, wohingegen die stabile zweite Konfiguration einem Betriebszustand entsprechen kann, in dem nur die zweite Formgedächtnisstruktur (nicht aber die erste Formgedächtnisstruktur) bestromt ist. Ein solches bistabiles Federblech kann somit einen Linksbetrieb oder einen Rechtsbetrieb stabilisieren, selbst wenn ein Aktivierungsstrom zum Aktivieren einer jeweiligen Formgedächtnisstruktur abgeschaltet wird. Das so konfigurierte bistabile Federblech kann zum Beispiel aus Federstahl hergestellt sein. Es kann ähnlich fungieren wie ein „Knackfrosch".
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann ein Ende des bistabilen Federblechs mit dem Umschaltnocken und ein gegenüberliegendes Ende des bistabilen Federblechs mit einer drehbar gelagerten Wippe gekoppelt sein. Ferner kann ein jeweiliges Ende der ersten Formgedächtnisstruktur und der zweiten Formgedächtnisstruktur mit der drehbar gelagerten Wippe gekoppelt sein und kann ein jeweiliges gegenüberliegendes Ende der ersten Formgedächtnisstruktur und der zweiten Formgedächtnisstruktur fest an dem Drehwerkzeug angebracht sein, zum Beispiel an einem Gehäuse bzw. einer Platine. Wenn eine der Formgedächtnisstrukturen bestromt wird, zieht sich diese zusammen, während die andere Formgedächtnisstruktur auf konstanter Länge verbleibt. Die kontrahierende Formgedächtnisstruktur, die an einem Ende fest gelagert ist, dreht daher an ihrem anderen Ende die Wippe unter Ausübung einer Zugkraft. Dadurch wird das bistabile Federblech von einer stabilen Konfiguration in die andere stabile Konfiguration überführt. Da das bistabile Federblech nicht nur mit der Wippe, sondern auch mit dem Umschaltnocken gekoppelt ist, führt die Überführung des bistabilen Federblechs in die andere Konfiguration zu einem Umschalten des Umschaltnocken zwischen Linksbetrieb und Rechtsbetrieb des Drehwerkzeugs.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann der Funktionsabschnitt einen Abtrieb aufweisen, insbesondere ausgebildet zum Aufstecken einer Nuss. Unter einem Abtrieb kann hierbei insbesondere ein außenseitig hervorstehender Überstand am Funktionsabschnitt mit einem nicht rotationssymmetrischen Umfang (zum Beispiel einem Vierkantumfang) verstanden werden, auf den eine Nuss mit einer invers geformten Aussparung aufgesetzt werden kann, um eine Drehmomentübertragung von dem Drehwerkzeug auf die Nuss zu bewirken. Ein freies Ende der an dem Abtrieb montierten Nuss kann mechanisch konfiguriert sein, ein Befestigungselement (wie beispielsweise eine Schraube oder eine Mutter) drehend anzutreiben.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Drehwerkzeug die auf den Abtrieb aufsteckbare oder aufgesteckte Nuss aufweisen. Es ist auch möglich, einen Satz unterschiedlicher Nüsse vorzusehen, von denen jede auf den Abtrieb des Drehwerkzeugs aufsteckbar sein kann. Daher ist es möglich, mit ein und demselben Drehwerkzeug ganz unterschiedliche Befestigungselemente anzutreiben.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Formgedächtnisbauteil zum Überführen des Abtriebs zwischen einem die Nuss befestigenden Zustand und einem die Nuss freigegebenen Zustand ausgebildet sein. Das Formgedächtnisbauteil kann somit als reversible Verriegelung für eine Nuss ausgebildet sein. Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Formgedächtnisbauteil ausgebildet sein, auf einen Eingriffskörper in einer Aussparung des Abtriebs einzuwirken, um den Eingriffskörper zwischen einem nach außen hervorstehenden und eine Nuss in Eingriff nehmenden Zustand einerseits und einem zurückgezogenen und die Nuss freigebenden Zustand andererseits zu überführen. Zum Beispiel kann der Eingriffskörper eine Kugel oder ein Pin sein. Mittels Betätigens eines Formgedächtnisbauteils kann eine Krafteinwirkung auf den Eingriffskörper derart erfolgen, dass der Eingriffskörper die Nuss selektiv befestigt oder freigibt.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Formgedächtnisbauteil ausgebildet sein, zum Überführen des Eingriffskörpers zwischen dem nach außen hervorstehenden Zustand und dem zurückgezogenen Zustand parallel zu dem Eingriffskörper bewegt zu werden oder winkelig, insbesondere senkrecht, zu dem Eingriffskörper bewegt zu werden. Steht der Eingriffskörper nach außen hervor, wird eine aufgesteckte Nuss verriegelt. Ist der Eingriffskörper zurückgezogen, wird eine aufgestellte Nuss entriegelt.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann der Griffabschnitt mindestens eine von einem Benutzer betätigbare Betätigungseinrichtung aufweisen, die zum Überführen des Funktionsabschnitts zwischen den unterschiedlichen Betriebszuständen betätigbar ist. Beispielsweise kann die mindestens eine Betätigungseinrichtung eine Betätigungseinrichtung (beispielsweise ausgebildet durch zwei Knöpfe) zum Überführen des Formgedächtnisbauteils zwischen einem Linksbetrieb und einem Rechtsbetrieb aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann eine Betätigungseinrichtung zum Überführen des Formgedächtnisbauteils zwischen einem eine Nuss befestigenden Zustand eines Abtriebs des Drehwerkzeugs und einem die Nuss freigegebenen Zustand des Abtriebs vorgesehen sein. Zum Beispiel kann die Betätigungseinrichtung einen ersten Knopf zum Einstellen eines Rechtsbetriebs aufweisen. Ferner kann die Betätigungseinrichtung einen zweiten Knopf zum Einstellen eines Linksbetriebs aufweisen. Es ist auch möglich, dass die Betätigungseinrichtung einen dritten Knopf zum selektiven Verriegeln oder Entriegeln einer Nuss bezüglich eines Abtriebs aufweist. Ferner kann mindestens eine Betätigungseinrichtung zum Einschalten und/oder Ausschalten einer Lichtquelle ausgebildet sein, zum Beispiel einer LED zur Beleuchtung eines Arbeitsbereichs in einer Umgebung des Drehwerkzeugs.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann bei dem Drehwerkzeug zumindest eine der mindestens einen Betätigungseinrichtung eine funktionelle Doppelbelegung aufweisen, sodass eine einzige Betätigungseinrichtung zum Auswählen einer von zwei unterschiedlichen Funktionen betätigbar ist. Beispielsweise kann eine erste Betätigungseinrichtung mit einer Doppelbelegung vorgesehen sein, um eine erste Funktion und eine zweite Funktion auszuwählen. Es ist auch möglich, darüber hinaus eine zweite Betätigungseinrichtung mit einer weiteren Doppelbelegung vorzusehen, um selektiv eine dritte Funktion oder eine vierte Funktion auszuwählen.
Beispielsweise kann die erste Funktion ein Überführen des
Formgedächtnisbauteils in einen Rechtsbetrieb aufweisen. Zum Beispiel kann die zweite Funktion ein Überführen des Formgedächtnisbauteils in einen eine Nuss freigebenden Zustand des Abtriebs aufweisen. Beispielsweise kann die dritte Funktion ein Überführen des Formgedächtnisbauteils in einen Linksbetrieb aufweisen. Zum Beispiel kann die vierte Funktion ein Einschalten einer Lichtquelle aufweisen.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Formgedächtnisbauteil an und/oder in dem Griffabschnitt und/oder an und/oder in dem Funktionsabschnitt angeordnet sein. Eine solche Integration des Formgedächtnisbauteils im Inneren des Drehwerkzeugs ermöglicht die Herstellung eines besonders platzsparenden Drehwerkzeugs. Eine Integration des Formgedächtnisbauteils ins Innere des Drehwerkzeugs schützt zudem die zugehörige Mechanik vor Verschmutzung und erhöht daher ihre Lebensdauer.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann Formgedächtnismaterial des Formgedächtnisbauteils als eines aus einer Gruppe geformt sein, die besteht aus einem Draht, einer Feder, einer Hülse und einer Membran. Das Formgedächtnismaterial kann also ganz unterschiedliche Formen aufweisen, die entsprechend der gewünschten Funktionalität frei wählbar sind.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Drehwerkzeug als Ratsche (auch als Knarre bezeichnet) oder als Schraubendreher (zum Beispiel Schraubendreher mit Ratschenfunktion) ausgebildet sein. Andere Drehwerkzeuge mit Formgedächtnisbauteil sind ebenfalls möglich, beispielsweise ein Akkuschrauber oder eine Bohrmaschine.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann der Funktionsabschnitt einen Kraftübertragungsmechanismus mit einem Getriebe zum Übertragen einer Drehkraft von dem Drehwerkzeug auf das zu drehende Bauteil aufweisen. Das Getriebe kann mit zumindest zwei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen zwischen einer benutzerseitigen Drehkraft am Griffabschnitt und einem auf das zu drehende Bauteil einwirkenden Dreherfolg (zum Beispiel einer auf das zu drehende Bauteil einwirkenden Drehkraft) ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Getriebe zumindest zwei Zahnräder mit unterschiedlichen Radien zum Bereitstellen der zumindest zwei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse aufweisen, wobei eine Kraftkopplung zwischen Griffabschnitt und Funktionsabschnitt mittels eines jeweils ausgewählten der zumindest zwei Zahnräder erfolgen kann. Der Funktionsabschnitt am Kopf des Drehwerkzeugs kann somit mit einem Getriebe versehen werden, das zwei oder mehr Zahnräder mit unterschiedlichen Außendurchmessern aufweisen kann. Den unterschiedlichen Zahnrädern sind unterschiedliche Übersetzungen zugeordnet, ähnlich wie bei einer Gangschaltung eines Fahrrads. Durch die benutzerseitige Auswahl eines der Zahnräder des Getriebes zum Kraftkoppeln zwischen dem Drehwerkzeug und einem zu drehenden Bauteil ist es möglich, in einem Betriebszustand durch Zuschalten eines größeren Zahnrads eine zu übertragende Drehkraft anzupassen. Möchte ein Benutzer hingegen mit einem kleinen Drehwinkel des Drehwerkzeugs einen großen Drehwinkel einer Nuss erreichen, die auf einen Abtrieb des Drehwerkzeugs aufgesteckt ist, kann der Benutzer ein kleineres Zahnrad aktivieren. Durch das Implementieren eines Getriebes in den Funktionsabschnitt des Drehwerkzeugs ist somit ein Gangwechsel möglich, wodurch das Drehwerkzeug mit erhöhter Flexibilität einsetzbar ist. Beispielsweise kann bei einer Knarre oder einem Schraubendreher mit einer Ratschenfunktion zwischen einem schnelleren Drehen und einem langsameren Drehen ausgewählt werden.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Getriebe mittels des Formgedächtnisbauteils zwischen unterschiedlichen Betriebszuständen mit den unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen schaltbar sein. Das Formgedächtnisbauteil kann somit ein benutzerseitig auswählbares Übersetzungsverhältnis einstellen, indem beispielsweise eines von mehreren unterschiedlich großen Zahnrädern durch das Formgedächtnisbauteil aktiviert wird.
Im Folgenden werden exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die folgenden Figuren detailliert beschrieben.
Figur 1A zeigt eine Seitenansicht und Figur 1B zeigt eine Draufsicht eines Drehwerkzeugs gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 2A zeigt eine Querschnittsansicht und Figur 2B zeigt eine Querschnittsansicht eines Details des Drehwerkzeugs gemäß Figur 1A und Figur 1B.
Figur 2C und Figur 2D zeigen Messergebnisse an einem Formgedächtnisbauteil gemäß Figur 2A und Figur 2B.
Figur 2E und Figur 2F zeigen das Formgedächtnisbauteil gemäß Figur 2A und Figur 2B in zwei unterschiedlichen Konfigurationen.
Figur 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Details eines Drehwerkzeugs gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figur 4A zeigt eine Seitenansicht und Figur 4B zeigt eine Querschnittsansicht eines Details eines Drehwerkzeugs gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 5A zeigt eine Seitenansicht und Figur 5B zeigt eine Querschnittsansicht eines Details eines Drehwerkzeugs gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 6A zeigt eine Seitenansicht, Figur 6B zeigt eine Querschnittsansicht eines Details und Figur 6C zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Details eines Drehwerkzeugs gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 7A zeigt eine Seitenansicht und Figur 7B zeigt eine Querschnittsansicht eines Details eines Drehwerkzeugs gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 8 zeigt eine Querschnittsansicht eines Drehwerkzeugs gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem ersten Betriebszustand und Figur 9 zeigt eine Querschnittsansicht des Drehwerkzeugs in einem zweiten Betriebszustand.
Figur 10 zeigt unterschiedliche räumliche Ansichten eines Drehwerkzeugs gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 11 zeigt eine Innenansicht eines Teils eines Drehwerkzeugs gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 12 zeigt eine Seitenansicht des Drehwerkzeugs gemäß Figur 11.
Figur 13 zeigt eine transparente Draufsicht des Drehwerkzeugs gemäß Figur 11 und Figur 12.
Figur 14 zeigt einen größeren Teil des Drehwerkzeugs gemäß Figur 11 bis Figur 13.
Figur 15 zeigt eine vereinfachte Draufsicht des Drehwerkzeugs gemäß Figur 11 bis Figur 14 ohne Darstellung des Formgedächtnisbauteils. Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Bevor bezugnehmend auf die Figuren exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben werden, sollen noch einige allgemeine Aspekte von Ausführungsbeispielen der Erfindung erläutert werden:
Knarren mit einer aufsteckbaren Nuss gehören zum Stand der Technik. Ist eine Nuss auf die Knarre aufgesteckt, kann ein Schraubenkopf in die Nuss eingeführt werden, um eine Schraube in einen Gegenstand zu schrauben oder aus diesem Gegenstand herauszuschrauben. Am Schraubenkopf kann eine mechanische Umschaltung vorgesehen sein, um die Knarre zwischen Rechts- und Linkslauf umzuschalten (entsprechend einem Rein- bzw. Rausschrauben einer Schraube). Für die Umschaltung zwischen Rechts- und Linkslauf einer Knarre kann ein von Hand verdrehbarer Umschaltnocken in zwei Positionen positionierbar sein (entsprechend einem Rechts- bzw. Linkslauf). An dem einen Ende kann der Umschaltnocken durch eine federbelastete Kugel in der jeweiligen der zwei Positionen gehalten werden. An dem anderen Ende kann der Umschaltnocken mit einem Zahnrad in Eingriff gebracht sein, das mit dem Vierkant-Abtrieb verbunden ist.
Diese Grundkonstruktion einer Knarre ist seit vielen Jahren unverändert.
Allerdings hat eine solche herkömmliche Knarre eine nur eingeschränkte Bedienfreundlichkeit. Außerdem ist die Lebenszeit einer solchen Knarre eingeschränkt, da Staub in den von außen zugänglichen Umschaltmechanismus gelangen kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden einem Anwender eines Drehwerkzeugs, insbesondere einer Knarre, Funktionen bereitgestellt, die eine einfachere Handhabung und eine längere Lebensdauer ermöglichen. Insbesondere kann ein Formgedächtnisbauteil zum Umschalten des Drehwerkzeugs zwischen unterschiedlichen Betriebszuständen eines Funktionsabschnitts in dem Drehwerkzeug integriert werden. Indem ein solches Formgedächtnisbauteil von außen unzugänglich im Inneren des Drehwerkzeugs implementiert ist, ist das Drehwerkzeug weniger anfällig für das Eindringen von Staub und Schmutz sowie Feuchtigkeit und hat daher eine erhöhte Lebensdauer.
Durch eine Energieversorgungseinrichtung (zum Beispiel eine Batterie) in einem Handgriff des Drehwerkzeugs (insbesondere einer Knarre) und durch ein Formgedächtnisbauteil mit einer Formgedächtnislegierung kann eine Erleichterung der Bedienung bereitgestellt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine Umschaltung zwischen einem Rechtslauf und einem Linkslauf für handbetriebene Drehwerkzeuge (wie zum Beispiel eine Knarre, ein Schraubendreher, etc.) erreicht werden.
An der Unterseite des Handgriffs oder umlaufend um den Werkzeugkopf (insbesondere einen Knarrenkopf) kann mindestens eine Leuchtdiode angeordnet sein, die durch Betätigen einer Betätigungseinrichtung (zum Beispiel ein Knopf) auf dem Handgriff schaltbar sein kann und die mit der Energieversorgungseinrichtung (zum Beispiel einer Batterie) im Handgriff verbunden sein kann, um ein Arbeitsgebiet des Werkzeugkopfs zu beleuchten.
Figur 1A zeigt eine Seitenansicht und Figur 1B zeigt eine Draufsicht eines Drehwerkzeugs 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figur 2A zeigt eine Querschnittsansicht und Figur 2B zeigt ein Detail des Drehwerkzeugs 100 gemäß Figur 1A und Figur 1B. Figur 2C und Figur 2D zeigen Messergebnisse an einem Formgedächtnisbauteil 106 gemäß Figur 2A und Figur 2B. Figur 2E und Figur 2F zeigen das Formgedächtnisbauteil 106 gemäß Figur 2A und Figur 2B in zwei unterschiedlichen Betriebszuständen.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1A bis Figur 2F zeigt ein als Knarre ausgebildetes Drehwerkzeug 100 zum manuellen Bedienen durch einen Benutzer. Das Drehwerkzeug 100 weist einen Griffabschnitt 102 auf, der zum Greifen durch den Benutzer auf die anatomischen Verhältnisse der menschlichen Hand angepasst ist. An den Griffabschnitt 102 schließt sich ein Funktionsabschnitt 104 an, der zur Drehmomentübertragung auf ein nicht dargestelltes, zu drehendes Bauteil (zum Beispiel ein Befestigungselement wie eine Schraube oder eine Mutter) ausgebildet ist. Ein am besten in Figur 2A, Figur 2B, Figur 2E und Figur 2F zu erkennendes Formgedächtnisbauteil 106 ist zum Überführen des Funktionsabschnitts 104 zwischen zwei unterschiedlichen Betriebszuständen ansteuerbar. Die beiden Betriebszustände beziehen sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf einen Rechtsbetrieb bzw. einen Linksbetrieb der Ratsche oder Knarre.
Wie in Figur 2A und Figur 2B gezeigt, weist das Drehbauteil 100 eine platzsparend in dem Griffabschnitt 102 untergebrachte
Energieversorgungseinrichtung 108 auf. Diese kann zum Beispiel als eine oder mehrere Batterien oder Akkus ausgebildet sein. Die Energieversorgungseinrichtung 108 dient zum selektiven Versorgen des Formgedächtnisbauteils 106 mit elektrischer Energie zum Überführen des Funktionsabschnitts 104 zwischen den unterschiedlichen Betriebszuständen. Die Energieversorgungseinrichtung 108 kann vorteilhaft ausgebildet sein, einen elektrischen Strom an elektrisch leitfähiges Formgedächtnismaterial des Formgedächtnisbauteils 106 anzulegen oder nicht, um das Formgedächtnisbauteil 106 zwischen unterschiedlichen mechanischen Konfigurationen (entsprechend der unterschiedlichen Betriebszustände des Funktionsabschnitts 104) zu überführen. Anschaulich führt das Durchfließen des Formgedächtnismaterials mit elektrischem Strom zu einer Erwärmung des Formgedächtnismaterials aufgrund (hier erwünschter) ohmscher Verluste. Oberhalb einer Übergangstemperatur ändert sich die Festkörperstruktur des Formgedächtnismaterials, sodass das Formgedächtnismaterial selbsttätig zwischen den in Figur 2E und Figur 2F dargestellten Konfigurationen übergeht und dadurch eine Umschaltung zwischen den beiden Betriebszuständen (Linksbetrieb bzw. Rechtsbetrieb der Knarre) bewerkstelligt.
Wie in Figur 1A dargestellt, weist das Drehwerkzeug 100 eine Lichtquelle 110 (zum Beispiel aufweisend eine oder mehrere Leuchtdioden) zum Beleuchten eines Arbeitsgebiets des Drehwerkzeugs 100 während des Betriebs auf, die ebenfalls mittels der Energieversorgungseinrichtung 108 mit elektrischer Energie versorgbar ist. Wiederum bezugnehmend auf Figur 2E und Figur 2F (sowie Figur 2A und Figur 2B) weist das Formgedächtnisbauteil 106 eine als Schraubenfeder ausgebildete mechanische Feder 112 auf, die aus einem elektrisch leitfähigen Formgedächtnismaterial (zum Beispiel Nitinol) ausgebildet ist. Abhängig von einer Temperatur des Formgedächtnismaterials, die durch selektive Bestromung des Formgedächtnismaterials eingestellt werden kann, weist die Formgedächtnismaterial-Feder 112 in den unterschiedlichen Betriebszuständen unterschiedliche Axiallängen auf. Darüber hinaus weist das Formgedächtnisbauteil 106 eine mit der mechanischen Feder 112 gekoppelte weitere mechanische Feder 114 auf. Die Federn 112, 114 sind in axialer Richtung seriell aneinander angestückt und durch ein Kopplungsplättchen 150 voneinander beabstandet. Somit sind die mechanische Feder 112 und die weitere mechanische Feder 114 in axialer Richtung miteinander kraftgekoppelt. Die Federn 112, 114 sind entlang einer gemeinsamen Zentralachse angeordnet. Während die Feder 112 ganz oder teilweise aus einem Formgedächtnismaterial hergestellt sein sollte, kann die weitere mechanische Feder 114 aus einem anderen Material hergestellt sein, das kein Formgedächtnismaterial ist. Die weitere mechanische Feder 114 fungiert als passive Druckfeder. Mit Vorteil sind die mechanische Feder 112 und die weitere mechanische Feder 114 zueinander koaxial in einem gemeinsamen Gehäuse 120 angeordnet. Wie in Figur 2E und Figur 2F zu erkennen ist, umgibt das Gehäuse 120 die Federn 112, 114 seitlich und (gegebenenfalls in Kombination mit einer Madenschraube 152) an einer Stirnfläche, wohingegen eine gegenüberliegende Stirnfläche des Gehäuses 120 offen sein kann. Über elektrische Kontakte 154 kann die Formgedächtnismaterial-Feder 112 mit einem elektrischen Strom beaufschlagt werden, der von der elektrischen Energieversorgungseinrichtung 108 bereitgestellt wird. Ohne Stromeintrag (vergleiche Figur 2F) befindet sich die Formgedächtnismaterial-Feder 112 in einem Ruhezustand. Mit Stromeintrag (vergleiche Figur 2E) wird die Formgedächtnismaterial-Feder 112 erhitzt und in eine andere Festkörper- Konfiguration überführt, was im dargestellten Ausführungsbeispiel zu einem Expandieren der Formgedächtnismaterial-Feder 112 in Längsrichtung führt. Dadurch wird die mit der Formgedächtnismaterial- Feder 112 in axialer Richtung kraftgekoppelte weitere Feder 114 komprimiert.
Auf diese Weise kann ein in Figur 2A und Figur 2B dargestelltes Kraftübertragungselement 156 (zum Beispiel ein Draht), das zwischen den Federn 112, 114 in dem Gehäuse 120 und einem Umschaltnocken 122 angeschlossen ist, in unterschiedliche mechanische Spannungszustände überführt werden, je nachdem ob ein elektrischer Strom durch das Formgedächtnismaterial der Feder 112 geführt wird oder nicht. Anschaulich fungiert der Umschaltnocken 122 als federbelastete Wippe. Bezugszeichen 151 in Figur 2 bezeichnet eine Trennscheibe und einen elektrischen Kontakt.
Figur 2A und Figur 2B zeigen, dass das Formgedächtnisbauteil 106 zusätzlich eine andere mechanische Feder 116 aus einem Formgedächtnismaterial und eine mit der anderen mechanischen Feder 116 gekoppelte andere weitere mechanische Feder 118 aufweist, die ebenfalls in einem Gehäuse 120 angeordnet sein können. Die Federn 116, 118 im Gehäuse 120 können in entsprechender Weise ausgebaut und konfiguriert sein wie die Federn 112, 114 in dem Gehäuse 120, sodass diesbezüglich auf die obige Beschreibung verwiesen wird. In entsprechender Weise kann ein anderes Kraftübertragungselement 158 (zum Beispiel ein Draht), das zwischen den Federn 116, 118 in dem anderen Gehäuse 120 und einer anderen Position des Umschaltnockens 122 angeschlossen ist, in unterschiedliche mechanische Spannungszustände überführt werden, je nachdem ob ein elektrischer Strom durch das Formgedächtnismaterial der anderen Feder 116 geführt wird oder nicht.
Wie in Figur 2A und Figur 2B dargestellt ist, wirken die mechanische Feder 112 und die weitere mechanische Feder 114 an einer ersten Nockenposition auf den Umschaltnocken 122 in dem Funktionsabschnitt 104 ein, wohingegen die andere mechanische Feder 116 und die andere weitere mechanische Feder 118 an einer zweiten Nockenposition auf den Umschaltnocken 122 einwirken. Folglich ist der Umschaltnocken 122 mittels des Formgedächtnisbauteils 106 zwischen zwei Drehstellungen umschaltbar, was einem Linksbetrieb bzw. einem Rechtsbetrieb der Knarre entspricht. Die entsprechende Kraftübertragung zwischen dem Formgedächtnisbauteil 106 und dem Umschaltnocken 122 bewerkstelligen die hier als Zugdrähte fungierenden Kraftübertragungselemente 156, 158. Ein schematisch dargestellter Arretierkörper 160, zum Beispiel eine Arretierkugel, kann in eine von zwei Aussparungen des Umschaltnocken 122 eingreifen, je nach dem aktuell eingestellten Betriebszustand des Funktionsabschnitts 104.
Gemäß Figur 1A bis Figur 2F weist der Funktionsabschnitt 104 also einen selektiv in einem Rechtsbetrieb oder in einem Linksbetrieb betreibbaren Kraftübertragungsmechanismus 134 zum Übertragen einer Drehkraft von dem Drehwerkzeug 100 auf das zu drehende Bauteil auf. Hierbei dient eine Umschalteinrichtung 136 zum Umschalten des Kraftübertragungsmechanismus 134 zwischen dem Rechtsbetrieb und dem Linksbetrieb und macht dabei von dem beschriebenen Formgedächtnisbauteil 106 Gebrauch. Genauer gesagt ist der Kraftübertragungsmechanismus 134 ausgebildet, im Rechtsbetrieb und im Linksbetrieb jeweils in einer von zwei zueinander inversen Drehrichtungen des Drehwerkzeugs 100 eine Drehkraft auf das zu drehende Bauteil zu übertragen und in einer jeweils entgegengesetzten Drehrichtung leerzulaufen. Zu diesem Zweck ist der Kraftübertragungsmechanismus 134 mit einem mit dem zu drehenden Bauteil koppelbaren Zahnrad 140 und dem Umschaltnocken 122 in Eingriff mit dem Zahnrad 140 ausgestattet. Der Umschaltnocken 122 kann mittels des Formgedächtnisbauteils 106 der Umschalteinrichtung 136 zwischen einer dem Rechtsbetrieb entsprechenden Stellung und einer dem Linksbetrieb entsprechenden Stellung umgeschaltet werden, was durch Anlegen oder Nichtanlegen eines elektrischen Stroms an die jeweiligen Formgedächtnis-Federn 112, 116 bewerkstelligt wird.
Der Funktionsabschnitt 104 weist einen Abtrieb 132 auf, der starr mit dem Zahnrad 140 gekoppelt ist und zum Aufstecken einer nicht dargestellten Nuss dient. Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Abtrieb 132 ein Vierkant- Profil, kann jedoch auch anders ausgebildet sein. Ein freies Ende einer aufgesteckten Nuss kann geformt sein, mit einem anzutreibenden Bauteil (beispielsweise einem Befestigungselement wie einer Schraube oder einer Mutter) in Eingriff gebracht zu werden, um auf das Bauteil ein Drehmoment zu übertragen.
Wie anhand von Figur 1A und Figur 1B zu erkennen, ist der Griffabschnitt 102 mit mehreren Betätigungseinrichtungen 146 ausgerüstet, die von einem Benutzer händisch betätigt werden können. Zwei als seitliche Druckknöpfe ausgebildete Betätigungseinrichtungen 146 können von einem Benutzer zum Überführen des Formgedächtnisbauteils 106 zwischen dem Linksbetrieb (zum Beispiel untere Betätigungseinrichtung 146 gemäß Figur 1B) und dem Rechtsbetrieb (zum Beispiel obere Betätigungseinrichtung 146 gemäß Figur 1B) betätigt werden. Diese Betätigungseinrichtungen 146 können also zum Überführen des Funktionsabschnitts 104 zwischen einem Linksbetrieb und einem Rechtsbetrieb betätigt werden. Eine als Schiebeelement ausgebildete Betätigungseinrichtung 146 kann von einem Benutzer verschoben werden, um eine auf den Abtrieb 132 aufgesteckte Nuss formschlüssig an dem Abtrieb 132 zu verriegeln oder von dem Abtrieb 132 zu entriegeln (beispielsweise in der in Figur 4A bis Figur 6C dargestellten Weise). Letztere Betätigungseinrichtung 146 kann daher zum Überführen des Formgedächtnisbauteils 106 zwischen einem eine Nuss befestigenden Zustand des Abtriebs 132 des Drehwerkzeugs 100 und einem die Nuss freigegebenen Zustand des Abtriebs 132 betätigt werden. Bei Betätigen einer jeweiligen Betätigungseinrichtung 146 kann das beschriebene Formgedächtnisbauteil 106 zum Einstellen eines Linksbetriebs bzw. Rechtsbetriebs betätigt werden. In entsprechender Weise kann ein dem Abtrieb 132 zugeordnetes weiteres Formgedächtnisbauteil 106 (nicht dargestellt in Figur 1A bis Figur 2F, beispielsweise ausgebildet in der in Figur 4A bis Figur 6C dargestellten Weise) bestromt werden oder von einer Stromversorgung abgekoppelt werden. Gemäß Figur 1A bis Figur 2F ist das Formgedächtnisbauteil 106 in dem Funktionsabschnitt 104 und im Inneren eines Werkzeuggehäuses 186 angeordnet und daher mit Vorteil von Umgebungseinflüssen abgekoppelt. Das als Knarre ausgebildete Drehwerkzeug 100 ist insbesondere vor Staub oder dergleichen wirksam geschützt und hat daher eine lange Lebensdauer, selbst wenn das Drehwerkzeug 100 unter rauen Bedingungen eingesetzt wird.
Figur 1A und Figur 1B zeigen ein als Knarre ausgebildetes Drehwerkzeug 100 mit einem Griffabschnitt 102 in Form eines Handgriffs und einem als Knarrenkopf mit Abtrieb 132 ausgebildetem Funktionsabschnitt 104. In dem Handgriff sind seitlich zwei Knöpfe als Betätigungseinrichtungen 146 angeordnet, um zwischen einem Rechtslauf und einem Linkslauf der Knarre umzuschalten. An der Unterseite des Drehwerkzeugs 100 ist eine als Knopf ausgebildete weitere Betätigungseinrichtung 146 zur Freigabe einer auf den Abtrieb 132 aufgesteckten Nuss angeordnet. Auf der Oberseite des Handgriffs kann ein weiterer Knopf zum Einschalten einer zum Beispiel als Leuchtdiode (LED) ausgebildeten Lichtquelle 110 an der Unterseite der Knarre angeordnet sein. In dem Handgriff ist eine Batterie als Energieversorgungseinrichtung 108 angeordnet (siehe Figur 2A und Figur 2B).
Figur 2A zeigt eine Querschnittsansicht und Figur 2B eine vergrößerte Querschnittsansieht des als Knarre ausgebildeten Drehwerkzeugs 100 bzw. des Knarrenkopfs als Funktionsabschnitt 104. In dem Handgriff oder Griffabschnitt 102 sind zwei Batterien als Energieversorgungseinrichtung 108 angeordnet. Der Knarrenkopf ist mit dem Zahnrad 140 mit hier als Vierkant ausgebildetem Abtrieb 132 und dem Umschaltnocken 122 zum Umschalten zwischen Rechts und Linkslauf versehen. Zwischen jedem Ende des Umschaltnocken 122 und der Energieversorgungseinrichtung 108 ist jeweils ein Gehäuse 120 angeordnet. In jedem Gehäuse 120 ist eine hooksche Druckfeder (vergleiche Bezugszeichen 114 bzw. 118) und eine Feder 112 bzw. 116 aus einem Formgedächtnislegierung- Material angeordnet, wobei ein jeweiliges Paar von Federn 112, 114 bzw. 116, 118 durch eine Trennscheibe oder ein Kopplungsplättchen 150 getrennt sind. Durch Betätigung der in Figur 2A und Figur 2B oben und unten gezeigten Knöpfe kann ein elektrischer Strom durch die jeweilige Formgedächtnislegierung-Feder 112 bzw. 116 geleitet werden, wodurch diese erhitzt wird und in eine jeweils programmierte Konfiguration zurück möchte. Wird eine jeweilige Formgedächtnislegierung-Feder 112 bzw. 116 mit einem elektrischen Strom beaufschlagt, der von der Energieversorgungseinrichtung 108 bereitgestellt wird, geht sie zurück in eine programmierte Konfiguration und arbeitet gegen die jeweils zugeordnete Druckfeder 114 bzw. 118. Dadurch wird ein Umschalten des Umschaltnockens 122 in eine jeweilige Stellung frei. Gleichzeitig wird die andere Formgedächtnislegierung-Feder 116 bzw. 112 invers betrieben. Mit anderen Worten wird diese andere Formgedächtnislegierung-Feder 116 bzw. 112 entlastet. Dadurch kann die Knarre zwischen Rechts- und Linkslauf umgeschaltet werden. Anschaulich bewirken die Druckfedern 114 bzw. 118 eine schnellere Rückführung der Formgedächtnismaterial-Federn 112 bzw. 116 bei Abkühlung dieser Federn 112 bzw. 116 in ihre Ausgangslage.
Figur 2C zeigt ein Kraft-Weg-Diagramm 162 einer jeweiligen Formgedächtnislegierung-Feder 112 bzw. 116. Entlang einer Abszisse 164 ist ein Stellweg (in Millimetern) aufgetragen, wohingegen entlang einer Ordinate 166 eine Kraft (in Newton) aufgetragen ist. Somit zeigt Figur 2C das Ergebnis einer mechanischen Vermessung der Schalteinheit in Form des Formgedächtnisbauteils 106 gemäß Figur 1A bis Figur 2F.
Figur 2D veranschaulicht in Form eines DSC-Diagramms 170 eine mittels dynamischer Differenzkalometrie erhaltene Charakteristik einer jeweiligen Formgedächtnislegierung-Feder 112 bzw. 116. Entlang einer Abszisse 172 ist eine Temperatur (in Grad Celsius) aufgetragen, wohingegen entlang einer Ordinate 174 ein DSC-Wert (in mw/mg) aufgetragen ist. Ein Kurvenverlauf 176 entspricht einem Heizen, wohingegen ein Kurvenverlauf 178 einem Kühlen entspricht. Das DSC-Diagramm 170 zeigt auch, dass eine Übergangstemperatur 180 (die auch als Aktivierungstemperatur bezeichnet werden kann) beim Heizen 176 von einer anderen Übergangstemperatur 182 (die auch als Deaktivierungstemperatur bezeichnet werden kann) beim Kühlen 178 unterschiedlich sein kann. Somit zeigt das DSC-Diagramm 170 die jeweiligen Umwandlungstemperaturen 180, 182 der Formgedächtnislegierung, die in einer jeweiligen Feder 112 bzw. 116 enthalten sein kann bzw. diese bilden kann.
Figur 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Details eines Drehwerkzeugs 100 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1A bis Figur 2F insbesondere dahingehend, dass gemäß Figur 3 das Formgedächtnisbauteil 106 zwei Flachaktoren 124, 126 aus einem Formgedächtnismaterial aufweist, die in den unterschiedlichen Betriebszuständen unterschiedliche Längserstreckungen (d.h. unterschiedliche effektive Längen in gemäß Figur 3 horizontaler Richtung) aufweist. Insbesondere kann jeder der Flachaktoren 124, 126 als planare bzw. ebene Struktur ausgebildet sein und sich zum Beispiel in der Papierebene von Figur 3 erstrecken. Gemäß Figur 3 ist jeder der Flachaktoren 124, 126 mit sich in horizontaler und vertikaler Richtung erstreckenden Segmenten ausgebildet, wobei alternierend horizontale Segmente und vertikale Segmente miteinander zum Bilden einer kontinuierlichen Struktur aus einem elektrisch leitfähigen Formgedächtnismaterial verbunden sind. Gemäß Figur 3 ist jeder der Flachaktoren 124, 126 als Mäanderstruktur gebildet.
Wie in Figur 3 zu erkennen ist, wirkt der Flachaktor 124 mittels eines Kraftübertragungselements 156 (zum Beispiel ein Zugdraht) an einer ersten Nockenposition auf einen Umschaltnocken 122 in dem Funktionsabschnitt 104 ein. In entsprechender Weise wirkt der andere Flachaktor 126 mittels eines Kraftübertragungselements 158 (zum Beispiel ein Zugdraht) an einer zweiten Nockenposition auf den Umschaltnocken 122 ein. Folglich ist auch gemäß Figur 3 der Umschaltnocken 122 mittels des Formgedächtnisbauteils 106 zwischen zwei Drehstellungen umschaltbar, wozu lediglich ein selektives Bestromen von jeweils einem der Flachaktoren 124, 126 durchgeführt wird. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1A bis Figur 2F zieht sich jedoch ein jeweiliger Flachfaktor 124, 126 unter Bestromung in Längsrichtung zusammen (statt sich in Längsrichtung auszudehnen). Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 hat aufgrund der Verwendung der Flachaktoren 124, 126 den Vorteil einer besonders schnellen Umschaltung bzw. Abkühlung des Formgedächtnisbauteils 106.
Figur 3 zeigt somit eine alternative Ausgestaltung zu der Druckfeder- Formgedächtnislegierung-Feder-Anordnung der Ausführungsform gemäß Figur 1A bis Figur 2F, bei der statt der Druckfeder-Formgedächtnislegierung-Feder- Anordnung ein jeweiliger Flachaktor 124 bzw. 126 aus einer Formgedächtnislegierung verwendet wird, wobei das Prinzip der Aktivierung der Formgedächtnislegierungs-Aktoren dem zuvor beschriebenen entspricht.
Figur 4A zeigt eine Seitenansicht eines Drehwerkzeugs 100 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figur 4B zeigt eine Querschnittsansicht eines Details des Drehwerkzeugs 100 gemäß Figur 4A entlang einer in Figur 4A dargestellten Schnittebene A-A.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4A und Figur 4B dient ein Formgedächtnisbauteil 106 zum Überführen eines Abtriebs 132 zwischen einem eine aufgesteckte Nuss (nicht dargestellt) befestigenden Zustand und einem die Nuss freigegebenen Zustand. Wie gezeigt, ist zu diesem Zweck das Formgedächtnisbauteil 106 ausgebildet, auf einen hier als Kugel ausgebildeten Eingriffskörper 142 in einer Aussparung 144 des Abtriebs 132 einzuwirken, um den Eingriffskörper 142 zwischen einem nach außen hervorstehenden und die Nuss in Eingriff nehmenden Zustand einerseits, und einem zurückgezogenen und die Nuss freigebenden Zustand andererseits zu überführen. Gemäß Figur 4A und Figur 4B ist das Formgedächtnisbauteil 106 ausgebildet, zum Überführen des Eingriffskörpers 142 zwischen dem nach außen hervorstehenden Zustand und dem zurückgezogenen Zustand senkrecht zu dem Eingriffskörper 142 bewegt zu werden. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist, ähnlich wie in Figur 2B, das Formgedächtnisbauteil 106 mittels einer ersten Feder 112 aus Formgedächtnismaterial und einer zweiten Feder 114 aus einem anderen Material gebildet, wobei die Federn 112, 114 in einem gemeinsamen Gehäuse 120 untergebracht sind und in axialer Richtung kraftgekoppelt sind. Bei Aktivierung der ersten Feder 112 durch Bestromung ihres Formgedächtnismaterials kann diese eine axiale Längenänderung erfahren und in Zusammenwirkung mit der zweiten Feder 114 einen Kulissenkörper 188 in axialer Richtung verschieben. Dadurch kann sich der Eingriffskörper 142 wahlweise in eine Aussparung 190 des Kulissenkörpers 188 zurückziehen oder aus der Aussparung 190 nach außen herausgedrückt werden. Der Kulissenkörper 188 ist mit einem Einlaufplateau 192 und einer Einlaufschräge 194 versehen, welche die Aussparung 190 begrenzen. Während in der in Figur 4B dargestellten Konfiguration der Eingriffskörper 142 in einer Kerbe oder Nut der Nuss (nicht gezeigt) verriegelt ist, kann bei einer Verschiebung des Kulissenkörpers 188 gemäß Figur 4B nach unten die Nuss entriegelt und ausgeworfen oder entnommen werden.
Figur 4A zeigt eine Seitenansicht der Knarre und Figur 4B eine Seitenansicht des Knarrenkopfs im vergrößerten Querschnitt. Am oberen Ende in Figur 4B ist eine Druckfeder-Formgedächtnislegierung-Feder-Anordnung entsprechend Figur 2A angeordnet (in axialer Richtung) Die Druckfeder 114 ist mit dem Kulissenkörper 188 kraftgekoppelt, der wiederum an dem Eingriffskörper 142 anliegt. Der Eingriffskörper 142 ist im verriegelten Zustand wiederum in Eingriff mit der Nuss. In einer ersten Konfiguration der Formgedächtnislegierung-Feder 112 drückt der Kulissenkörper 188 den Eingriffskörper 142 in Eingriff mit der Nuss. In einer zweiten Konfiguration der Formgedächtnislegierung-Feder 112 gelangt der Eingriffskörper 142 in Eingriff mit dem Einlaufplateau 192, das nach unten verschoben wurde. Der Eingriffskörper 142 ist dadurch weiter innen im Vierkant-Abtrieb 132 angeordnet, so dass nun eine Nuss abgezogen oder aufgeschoben werden kann.
Figur 5A zeigt eine Seitenansicht eines Drehwerkzeugs 100 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figur 5B zeigt eine Querschnittsansicht eines Details des Drehwerkzeugs 100 gemäß Figur 5A entlang einer in Figur 5A dargestellten Schnittebene B-B. Gemäß Figur 5A und Figur 5B ist das Formgedächtnisbauteil 106 ausgebildet, zum Überführen des Eingriffskörpers 142 zwischen dem nach außen hervorstehenden Zustand und dem zurückgezogenen Zustand parallel zu dem Eingriffskörper 142 bewegt zu werden.
Figur 5A und Figur 5B zeigen eine zu Figur 4A und Figur 4B alternative Gestaltung: Eine Formgedächtnislegierungs-Feder 112 ist senkrecht zur Drehachse des wiederum als Knarre ausgebildeten Drehwerkzeugs 100 angeordnet und kann entweder aktiviert oder nicht aktiviert werden (zum Beispiel durch einen Heizstrom von Energieversorgungseinrichtung 108).
Dadurch zieht sich die Formgedächtnislegierungs-Feder 112 entweder zusammen oder dehnt sich aus. Dementsprechend wird der wiederum als Kugel ausgebildete Eingriffskörper 142 aus dem Vierkant-Abtrieb 132 herausgedrückt - zur Arretierung einer Nuss - oder wird der Eingriffskörper 142 in den Vierkant- Abtrieb 132 hineingedrückt - um eine Nuss aufzustecken oder abzuziehen.
Figur 6A zeigt eine Seitenansicht eines Drehwerkzeugs 100 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figur 6B zeigt eine Querschnittsansicht eines Details des Drehwerkzeugs 100 gemäß Figur 6A entlang einer in Figur 6A dargestellten Schnittebene C-C. Figur 6C zeigt eine dreidimensionale Ansicht.
Gemäß Figur 6A und Figur 6B ist das Formgedächtnisbauteil 106 durch einen abschnittsweise aus einem Formgedächtnismaterial gebildeten Außenabschnitt 128 des Drehwerkzeugs 100 gebildet. Das Formgedächtnisbauteil 106 weist in den unterschiedlichen Betriebszuständen des zugehörigen Funktionsabschnitts 104 an der Position einer Kerbe oder Nut einer Nuss (nicht gezeigt) ein lokal vergrößertes Außenmaß oder ein im Vergleich zur Umgebung unverändertes Ausmaß auf. Somit kann gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel das Formgedächtnisbauteil 106 zwischen einer an der Außenseite des Drehwerkzeugs 100 anliegenden Konfiguration (nicht gezeigt) und einer über die Außenseite des Drehwerkzeugs 100 abschnittsweise erhaben überstehenden Konfiguration (dargestellt in Figur 6B und Figur 6C) überführt werden. Insbesondere kann gemäß Figur 6A bis Figur 6C das Formgedächtnisbauteil 106 als ein Filament 130 aus dem
Formgedächtnismaterial ausgebildet sein, an das selektiv ein elektrischer Strom angelegt werden kann. Wie gezeigt, erstreckt sich das Formgedächtnisbauteil 106 entlang einer Außenseite eines Abtriebs 132 des Funktionsabschnitts 104. Das dargestellte Formgedächtnisbauteil 106 dient zum Überführen des Abtriebs 132 zwischen einem eine Nuss an dem Abtrieb 132 befestigenden Zustand, wenn das Formgedächtnisbauteil 106 über die Außenseite des Drehwerkzeugs 100 erhaben übersteht, und einem die Nuss gegenüber dem Abtrieb 132 freigebenden Zustand, wenn das Formgedächtnisbauteil 106 an der Außenseite anliegt.
Figur 6A bis Figur 6C zeigen somit eine Alternative zur Anordnung eines separaten Eingriffskörpers 142 (insbesondere einer Kugel) in dem Vierkant- Abtrieb 132. In Figur 6A bis Figur 6C ist eine solche Kugel anschaulich durch einen Formgedächtnislegierungs-Draht in Form des Filaments 130 ersetzt. Letzterer ist - je nach Konfiguration (d.h. Aktivierung oder Deaktivierung) - in dem Vierkant-Abtrieb 132 unter Freigabe einer Nuss bündig aufgenommen oder - wie in Figur 6B und Figur 6C gezeigt - halbkreisförmig aus diesem vorstehend. Je nach Konfiguration (d.h. Aktivierung oder Deaktivierung) des Formgedächtnislegierungs-Drahts kann somit eine Nuss aufgesteckt oder abgezogen werden (Formgedächtnislegierungs-Draht bündig in oder am Vierkant-Abtrieb 132), oder der Formgedächtnislegierung-Draht hält die Nuss an dem Vierkant-Abtrieb 132. Auch dieses Ausführungsbeispiel kann mit einem anders geformten Abtrieb 132 implementiert werden.
Figur 7A zeigt eine Querschnittsansicht eines Drehwerkzeugs 100 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figur 7B zeigt eine andere Querschnittsansicht des Drehwerkzeugs 100 gemäß Figur 7A entlang einer in Figur 7A dargestellten Schnittebene D-D.
Gemäß Figur 7A und Figur 7B ist das Drehwerkzeug 100 als Schraubendreher ausgebildet. Genauer gesagt zeigt Figur 7A eine Gesamtansicht des Schraubendrehers und Figur 7B eine Querschnittsansicht des Schraubendrehers. Figur 7B zeigt ferner eine Rechts-Linkslauf-Umschaltung ähnlich zu jener, die bezugnehmend auf Figur 1A bis Figur 2F beschrieben wurde. Gemäß Figur 7A und Figur 7B ist jedes Ende eines Umschaltnockens 122 mit einem Formgedächtnislegierungs-Aktor als Formgedächtnisbauteil 106 verbunden, der mit seinem anderen Ende fest mit dem Schraubendreher bzw. mit dessen Werkzeuggehäuse 186 verbunden ist. Je nach Aktivierung der beiden Formgedächtnislegierungs-Aktoren ist der Umschaltnocken 122 für den Rechts- bzw. Linkslauf geschaltet.
Figur 8 zeigt eine Querschnittsansicht eines Drehwerkzeugs 100 gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem ersten Betriebszustand und Figur 9 zeigt eine Querschnittsansicht des Drehwerkzeugs 100 in einem zweiten Betriebszustand.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 und Figur 9 ähnelt jedem gemäß Figur 4A und Figur 4B, wobei das Formgedächtnisbauteil 106 gemäß Figur 8 und Figur 9 als membranartiges oder als Blattfeder konfiguriertes Formgedächtnismaterial ausgebildet ist. Das Formgedächtnismaterial ist als gekrümmte Membran an einer Platine 198 (und/oder an dem Werkzeuggehäuse 186) angebracht. Gemäß Figur 8 ist der Formgedächtnislegierungs-Aktor in einer Konfiguration, in welcher der Kulissenkörper 188 den Eingriffskörper 142 nach außen drückt, um mit einer nicht dargestellten Nuss in Eingriff gebracht zu sein. Gemäß Figur 9 ist der Formgedächtnislegierungs-Aktor in einer anderen Konfiguration, in welcher der Kulissenkörper 188 nach rechts verschoben ist und den Eingriffskörper 142 in der Aussparung 190 aufnimmt, wodurch die Nuss freigegeben ist.
Figur 10 zeigt unterschiedliche räumliche Ansichten eines Drehwerkzeugs 100 gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Gemäß Figur 10 ist gezeigt, wie eine Knopfbatterie als Energieversorgungseinrichtung 108 rückseitig in das Werkzeuggehäuse 186 eingeschoben werden kann, nachdem ein Deckel 199 abgenommen worden ist. Eine beispielsweise halbkreisförmig am Knarrenkopf angebrachte Lichtquelle 110 kann mittels einer Betätigungseinrichtung 146 auf einer Unterseite der Knarre betätigt werden, um ein Arbeitsgebiet des Drehwerkzeugs 100 zu beleuchten.
Mit dem dargestellten Drehwerkzeug 100 ist ein Schnelllösemechanismus für eine auf einen Abtrieb 132 aufgesteckte Nuss bereitgestellt. Ferner ist ein vollständig versiegeltes Werkzeuggehäuse 186 bereitgestellt, das ein unerwünschtes Eindringen von Staub oder dergleichen verhindert. Eine Umschaltung zwischen einem Linksgang (siehe Bezugszeichen 191) und einem Rechtsgang (siehe Bezugszeichen 193) ist per Knopfdruck ermöglicht. Die Lichtquelle 110 ermöglicht eine Beleuchtung eines Arbeitsgebiets des Drehwerkzeugs 100.
Figur 11 zeigt eine Innenansicht eines Teils eines Drehwerkzeugs 100 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figur 12 zeigt eine Seitenansicht des Drehwerkzeugs 100 gemäß Figur 11. Figur 13 zeigt eine transparente Draufsicht des Drehwerkzeugs 100 gemäß Figur 11 und Figur 12. Figur 14 zeigt einen größeren Teil des Drehwerkzeugs 100 gemäß Figur 11 bis Figur 13. Figur 15 zeigt eine vereinfachte Draufsicht des Drehwerkzeugs 100 gemäß Figur 11 bis Figur 14 ohne Darstellung des Formgedächtnisbauteils 106. Bei dem Drehwerkzeug 100 gemäß Figur 11 bis Figur 15 weist der
Funktionsabschnitt 104 wiederum einen selektiv in einem Rechtsbetrieb oder in einem Linksbetrieb betreibbaren Kraftübertragungsmechanismus 134 zum Übertragen einer Drehkraft von dem Drehwerkzeug 100 auf das nicht dargestellte zu drehende Bauteil auf. In diesem Zusammenhang dient eine Umschalteinrichtung 136 zum Umschalten des Kraftübertragungsmechanismus 134 zwischen dem Rechtsbetrieb und dem Linksbetrieb. Der implementierte Kraftübertragungsmechanismus 134 enthält ein mit dem zu drehenden Bauteil koppelbares Zahnrad 140 und einen als Zahnstück ausgebildeten Umschaltnocken 122 in Eingriff mit dem Zahnrad 140. Der Umschaltnocken 122 kann mittels eines Formgedächtnisbauteils 106 der Umschalteinrichtung 136 zwischen einer dem Rechtsbetrieb entsprechenden Stellung und einer dem Linksbetrieb entsprechenden Stellung umgeschaltet werden, wie im Weiteren näher beschrieben wird. Wie in Figur 11 bis Figur 13 zu erkennen ist, weist das Formgedächtnisbauteil 106 der Umschalteinrichtung 136 eine erste Formgedächtnisstruktur 112 und eine zweite Formgedächtnisstruktur 112' auf. Die beiden Formgedächtnisstrukturen 112, 112' können jeweils zum Beispiel als Schraubenfedern oder Flachaktoren aus einem Formgedächtnismaterial wie Nitinol ausgebildet sein. Zum Einstellen des Rechtsbetriebs oder des Linksbetriebs kann jeweils eine der Formgedächtnisstrukturen 112, 112' aktiviert werden, während die jeweils andere Formgedächtnisstruktur 112, 112' deaktiviert ist.
Nun bezugnehmend auf Figur 11 bis Figur 13 und Figur 15 weist die Umschalteinrichtung 136 ferner ein bistabiles Federblech 171 zwischen der ersten Formgedächtnisstruktur 112 und der zweiten Formgedächtnisstruktur 112' zum Umschalten des Kraftübertragungsmechanismus 134 zwischen einer dem Rechtsbetrieb entsprechenden ersten Stabilitätskonfiguration und einer dem Linksbetrieb entsprechenden zweiten Stabilitätskonfiguration auf. Das bistabile Federblech 171 kann entweder in der am besten in Figur 15 zu erkennenden gebogenen Stabilitätskonfiguration oder in einer anderen, nicht gezeigten gebogenen Stabilitätskonfiguration befindlich sein, je nachdem welche der Formgedächtnisstrukturen 112, 112' gerade durch Bestromen verkürzt ist.
Ein Ende des bistabilen Federblechs 171 ist an einer mittigen Position mit dem Umschaltnocken 122 gekoppelt. Ein gegenüberliegendes Ende des bistabilen Federblechs 171 ist an einer mittigen Position mit der drehbar gelagerten Wippe 173 gekoppelt. Indem der Abstand zwischen den beiden besagten Enden größer als die Ruhelänge bzw. kraftfreie Länge des bistabilen Federblechs 171 ist, wird das bistabile Federblech 171 in eine der beiden stabilen Endpositionen gekrümmt eingespannt. Ein jeweiliges Ende der ersten Formgedächtnisstruktur 112 und der zweiten Formgedächtnisstruktur 112' ist an einer äußeren Position mit der drehbar gelagerten Wippe 173 gekoppelt. Ein jeweiliges gegenüberliegendes Ende der ersten Formgedächtnisstruktur 112 und der zweiten Formgedächtnisstruktur 112' ist jeweils fest an dem Drehwerkzeug 100 angebracht, beispielsweise an einer Platine 175 oder an einem anderen Gehäuseteil.
Durch Bestromung der ersten Formgedächtnisstruktur 112 ohne gleichzeitige Bestromung der zweiten Formgedächtnisstruktur 112' kann nur die Länge der ersten Formgedächtnisstruktur 112 verkürzt werden. Umgekehrt kann durch Bestromung der zweiten Formgedächtnisstruktur 112' ohne gleichzeitige Bestromung der ersten Formgedächtnisstruktur 112 nur die Länge der zweiten Formgedächtnisstruktur 112' verkürzt werden. Dadurch kann eine Kraft zum Umschalten zwischen Rechtsbetrieb und Linksbetrieb erzeugt werden. In entsprechender Weise kann das bistabile Federblech 171 unter dem Krafteinfluss der Formgedächtnisstrukturen 112, 112' in eine jeweilige der beiden stabilen Konfigurationen verbracht werden. Das bistabile Federblech 171 kann somit einen Linksbetrieb oder einen Rechtsbetrieb stabilisieren.
Nun bezugnehmend auf Figur 14 sind an dem Griffabschnitt 102 zwei unterschiedliche Betätigungseinrichtungen 146 vorgesehen. Jede der beiden Betätigungseinrichtungen 146 weist eine funktionelle Doppelbelegung auf. Folglich ist jede der beiden Betätigungseinrichtungen 146 zum Auswählen einer von zwei unterschiedlichen Funktionen betätigbar.
Die in Figur 14 exemplarisch mit „L" bezeichnete Betätigungseinrichtung 146 kann von einem Benutzer kurz (d.h. kürzer als ein vorgebbarer Schwellwert) gedrückt werden, um einen Linksbetrieb eines Kraftübertragungsmechanismus 134 zum Übertragen einer Drehkraft von dem Drehwerkzeug 100 auf das zu drehende Bauteil zu aktivieren. Drückt der Benutzer die mit „L" bezeichnete Betätigungseinrichtung 146 lange (d.h. länger als der vorgebbare Schwellwert), wird eine in Figur 15 nicht dargestellte Lichtquelle (siehe Bezugszeichen 110 in Figur 1A) aktiviert, beispielsweise eine LED. Die in Figur 14 exemplarisch mit „R" bezeichnete weitere Betätigungseinrichtung 146 kann von einem Benutzer kurz (d.h. kürzer als ein weiterer vorgebbarer Schwellwert) gedrückt werden, um einen Rechtsbetrieb des Kraftübertragungsmechanismus 134 zum Übertragen einer Drehkraft von dem Drehwerkzeug 100 auf das zu drehende Bauteil zu aktivieren. Drückt der
Benutzer die mit „R" bezeichnete Betätigungseinrichtung 146 lange (d.h. länger als der weitere vorgebbare Schwellwert), wird eine nicht dargestellte Nuss von dem in Figur 11 gezeigten Abtrieb 132 gelöst oder freigegeben.
Durch die in jeder der Betätigungseinrichtungen 146, 146 des Drehwerkzeugs 100 gemäß Figur 15 implementierte Doppelfunktion kann das
Drehwerkzeug 100 besonders kompakt und für einen Benutzer besonders intuitiv ausgebildet werden.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „aufweisend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Drehwerkzeug (100) zum manuellen Bedienen durch einen Benutzer, wobei das Drehwerkzeug (100) aufweist: einen Griffabschnitt (102) zum Greifen durch den Benutzer; einen Funktionsabschnitt (104) zum Kraftkoppeln mit einem zu drehenden Bauteil; und ein Formgedächtnisbauteil (106), das zum Überführen des Funktionsabschnitts (104) zwischen unterschiedlichen Betriebszuständen ansteuerbar ist.
2. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 1, aufweisend eine Energieversorgungseinrichtung (108), insbesondere mindestens eine Batterie oder mindestens ein Akku, zum selektiven Versorgen des Formgedächtnisbauteils (106) mit Energie zum Überführen des Funktionsabschnitts (104) zwischen den unterschiedlichen Betriebszuständen.
3. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 2, wobei die
Energieversorgungseinrichtung (108) in dem Griffabschnitt (102) angeordnet ist.
4. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Energieversorgungseinrichtung (108) ausgebildet ist, selektiv einen elektrischen Strom an das Formgedächtnisbauteil (106) anzulegen, um das Formgedächtnisbauteil (106) zwischen unterschiedlichen mechanischen Konfigurationen zu überführen.
5. Drehwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, aufweisend eine Lichtquelle (110) zum Beleuchten eines Arbeitsgebiets des Drehwerkzeugs (100), die mittels der Energieversorgungseinrichtung (108) mit Energie versorgbar ist.
6. Drehwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Formgedächtnisbauteil (106) eine mechanische Feder (112), insbesondere eine Druckfeder oder eine Zugfeder, aus einem Formgedächtnismaterial aufweist oder daraus besteht, die in den unterschiedlichen Betriebszuständen unterschiedliche Axiallängen aufweist.
7. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 6, wobei die mechanische Feder (112) eine Schraubenfeder oder eine Blattfeder ist.
8. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei das Formgedächtnisbauteil (106) eine mit der mechanischen Feder (112) gekoppelte weitere mechanische Feder (114) aufweist.
9. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 8, wobei die weitere mechanische Feder (114) aus einem Material hergestellt ist, das kein Formgedächtnismaterial ist.
10. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die mechanische Feder (112) und die weitere mechanische Feder (114) in einem gemeinsamen Gehäuse (120) angeordnet sind, insbesondere koaxial.
11. Drehwerkzeug (100) gemäß einen der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Formgedächtnisbauteil (106) zusätzlich eine andere mechanische Feder (116) aus einem Formgedächtnismaterial und eine mit der anderen mechanischen Feder (116) gekoppelte andere weitere mechanische Feder (118) aufweist.
12. Drehwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei die mechanische Feder (112) an einer ersten Nockenposition auf einen Umschaltnocken (122) in dem Funktionsabschnitt (104) einwirkend ist und eine andere mechanische Feder (116) des Formgedächtnisbauteils (106) aus einem Formgedächtnismaterial an einer zweiten Nockenposition auf den Umschaltnocken (122) einwirkend ausgebildet ist, sodass der Umschaltnocken (122) mittels des Formgedächtnisbauteils (106) zwischen zwei Drehstellungen umschaltbar ist.
13. Drehwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die mechanische Feder (112) und die weitere mechanische Feder (114) in axialer Richtung miteinander kraftgekoppelt sind.
14. Drehwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Formgedächtnisbauteil (106) einen Flachaktor (124) aus einem Formgedächtnismaterial aufweist, der in den unterschiedlichen Betriebszuständen unterschiedliche Längserstreckungen aufweist.
15. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 14, wobei der Flachaktor (124) als planare Struktur mit sich in unterschiedlichen, insbesondere zueinander orthogonalen, Richtungen erstreckenden Segmenten ausgebildet ist, insbesondere ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einer Mäanderstruktur, einer Zickzackstruktur, einer Wellenstruktur und einer Sägezahnstruktur.
16. Drehwerkzeug (100) gemäß 14 oder 15, wobei das Formgedächtnisbauteil (106) zusätzlich einen anderen Flachaktor (126) aus einem Formgedächtnismaterial aufweist, der in den unterschiedlichen Betriebszuständen unterschiedliche Längserstreckungen aufweist.
17. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 16, wobei der Flachaktor (124) an einer ersten Nockenposition auf einen Umschaltnocken (122) in dem Funktionsabschnitt (104) einwirkend und der andere Flachaktor (126) an einer zweiten Nockenposition auf den Umschaltnocken (122) einwirkend ausgebildet ist, sodass der Umschaltnocken (122) mittels des Formgedächtnisbauteils (106) zwischen zwei Drehstellungen umschaltbar ist.
18. Drehwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Formgedächtnisbauteil (106) einen aus einem Formgedächtnismaterial gebildeten Außenabschnitt (128) des Drehwerkzeugs (100) bildet, der in den unterschiedlichen Betriebszuständen zumindest abschnittsweise ein unterschiedliches Außenmaß aufweist.
19. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 18, wobei das Formgedächtnisbauteil (106) zwischen einer an der Außenseite des Drehwerkzeugs (100) anliegenden Konfiguration und einer über die Außenseite des Drehwerkzeugs (100) zumindest abschnittsweise erhaben überstehenden Konfiguration überführbar ist.
20. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 18 oder 19, wobei das Formgedächtnisbauteil (106) als ein Filament (130) aus dem Formgedächtnismaterial ausgebildet ist.
21. Drehwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei sich das Formgedächtnisbauteil (106) entlang einer Außenseite eines Abtriebs (132) des Funktionsabschnitts (104) erstreckt.
22. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 21, wobei das Formgedächtnisbauteil (106) zum Überführen des Abtriebs (132) zwischen einem eine Nuss an dem Abtrieb (132) befestigenden Zustand, wenn das Formgedächtnisbauteil (106) über die Außenseite des Drehwerkzeugs (100) erhaben übersteht, und einem die Nuss gegenüber dem Abtrieb (132) freigegebenen Zustand, wenn das Formgedächtnisbauteil (106) an der Außenseite anliegt, ausgebildet ist.
23. Drehwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei der Funktionsabschnitt (104) aufweist: einen selektiv in einem Rechtsbetrieb oder in einem Linksbetrieb betreibbaren Kraftübertragungsmechanismus (134) zum Übertragen einer Drehkraft von dem Drehwerkzeug (100) auf das zu drehende Bauteil; und eine Umschalteinrichtung (136) zum Umschalten des Kraftübertragungsmechanismus (134) zwischen dem Rechtsbetrieb und dem Linksbetrieb, wobei die Umschalteinrichtung (136) das Formgedächtnisbauteil (106) aufweist.
24. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 23, wobei der Kraftübertragungsmechanismus (134) ausgebildet ist, im Rechtsbetrieb und im Linksbetrieb jeweils in einer von zwei zueinander inversen Drehrichtungen des Drehwerkzeugs (100) eine Drehkraft auf das zu drehende Bauteil zu übertragen und in einer jeweils entgegengesetzten Drehrichtung leerzulaufen.
25. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 23 oder 24, wobei der Kraftübertragungsmechanismus (134) ein mit dem zu drehenden Bauteil koppelbares Zahnrad (140) und einen Umschaltnocken (122) in Eingriff mit dem Zahnrad (140) aufweist, wobei der Umschaltnocken (122) mittels des Formgedächtnisbauteils (106) der Umschalteinrichtung (136) zwischen einer dem Rechtsbetrieb entsprechenden Stellung und einer dem Linksbetrieb entsprechenden Stellung umschaltbar ist.
26. Drehwerkzeug (100) gemäß einen der Ansprüche 23 bis 25, wobei das Formgedächtnisbauteil (106) der Umschalteinrichtung (136) eine erste Formgedächtnisstruktur (112) und eine zweite Formgedächtnisstruktur (112') aufweist, die zum Einstellen des Rechtsbetriebs oder des Linksbetriebs voneinander unabhängig aktivierbar sind.
27. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 26, wobei die Umschalteinrichtung (136) ein bistabiles Federblech (171) zwischen der ersten Formgedächtnisstruktur (112) und der zweiten Formgedächtnisstruktur (112') zum Umschalten des Kraftübertragungsmechanismus (134) zwischen einer dem Rechtsbetrieb entsprechenden ersten Stabilitätskonfiguration und einer dem Linksbetrieb entsprechenden zweiten Stabilitätskonfiguration aufweist.
28. Drehwerkzeug (100) gemäß Ansprüchen 25 bis 27, wobei ein Ende des bistabilen Federblechs (171) mit dem Umschaltnocken (122) und ein gegenüberliegendes Ende des bistabilen Federblechs (171) mit einer drehbar gelagerten Wippe (173) gekoppelt ist; und wobei ein jeweiliges Ende der ersten Formgedächtnisstruktur (112) und der zweiten Formgedächtnisstruktur (112') mit der drehbar gelagerten Wippe (173) gekoppelt ist und ein jeweiliges gegenüberliegendes Ende der ersten Formgedächtnisstruktur (112) und der zweiten Formgedächtnisstruktur (112') fest an dem Drehwerkzeug (100) angebracht ist.
29. Drehwerkzeug (100) gemäß einen der Ansprüche 1 bis 28, wobei der Funktionsabschnitt (104) einen Abtrieb (132) aufweist, insbesondere ausgebildet zum Aufstecken einer Nuss.
30. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 29, aufweisend die auf den Abtrieb (132) aufsteckbare oder aufgesteckte Nuss.
31. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 29 oder 30, wobei das Formgedächtnisbauteil (106) zum Überführen des Abtriebs (132) zwischen einem die Nuss befestigenden Zustand und einem die Nuss freigegebenen Zustand ausgebildet ist.
32. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 30, wobei das Formgedächtnisbauteil (106) ausgebildet ist, auf einen Eingriffskörper (142) in einer Aussparung (144) des Abtriebs (132) einzuwirken, um den Eingriffskörper (142) zwischen einem nach außen hervorstehenden und eine Nuss in Eingriff nehmenden Zustand und einem nach innen zurückgezogenen und die Nuss freigebenden Zustand zu überführen.
33. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 32, wobei das Formgedächtnisbauteil (106) ausgebildet ist, zum Überführen des Eingriffskörpers (142) zwischen dem nach außen hervorstehenden Zustand und dem nach innen zurückgezogenen Zustand parallel zu dem Eingriffskörper (142) bewegt zu werden oder winkelig, insbesondere senkrecht, zu dem Eingriffskörper (142) bewegt zu werden.
34. Drehwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 33, wobei der Griffabschnitt (102) mindestens eine von einem Benutzer betätigbare Betätigungseinrichtung (146) aufweist, die zum Überführen des Funktionsabschnitts (104) zwischen den unterschiedlichen Betriebszuständen betätigbar ist.
35. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 34, wobei die mindestens eine Betätigungseinrichtung (146) zumindest eine aus einer Gruppe aufweist, die besteht aus mindestens einer Betätigungseinrichtung zum Überführen des Formgedächtnisbauteils (106) zwischen einem Linksbetrieb und einem Rechtsbetrieb, einer Betätigungseinrichtung zum Überführen des Formgedächtnisbauteils (106) zwischen einem eine Nuss befestigenden Zustand eines Abtriebs (132) des Drehwerkzeugs (100) und einem die Nuss freigegebenen Zustand des Abtriebs (132), und mindestens einer Betätigungseinrichtung zum Einschalten und/oder Ausschalten einer Lichtquelle (HO).
36. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 34 oder 35, wobei zumindest eine der mindestens einen Betätigungseinrichtung (146) eine funktionelle Doppelbelegung aufweist, sodass die besagte Betätigungseinrichtung (146) zum Auswählen einer von zwei unterschiedlichen Funktionen betätigbar ist.
37. Drehwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 36, wobei das Formgedächtnisbauteil (106) an und/oder in dem Griffabschnitt (102) und/oder an und/oder in dem Funktionsabschnitt (104) angeordnet ist.
38. Drehwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 37, wobei Formgedächtnismaterial des Formgedächtnisbauteils (106) als eines aus einer Gruppe geformt ist, die besteht aus einem Draht, einer Feder, einer Hülse und einer Membran.
39. Drehwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 38, ausgebildet als Ratsche oder als Schraubendreher.
40. Drehwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 39, wobei der Funktionsabschnitt (104) einen Kraftübertragungsmechanismus (134) mit einem Getriebe zum Übertragen einer Drehkraft von dem Drehwerkzeug (100) auf das zu drehende Bauteil aufweist; und wobei das Getriebe mit zumindest zwei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen zwischen einer benutzerseitigen Drehkraft am Griffabschnitt (102) und einem auf das zu drehende Bauteil einwirkenden Dreherfolg ausgebildet ist.
41. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 40, wobei das Getriebe zumindest zwei Zahnräder mit unterschiedlichen Radien zum Bereitstellen der zumindest zwei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse aufweist.
42. Drehwerkzeug (100) gemäß Anspruch 40 oder 41, wobei das Getriebe mittels des Formgedächtnisbauteils (106) zwischen unterschiedlichen Betriebszuständen mit den unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen schaltbar ist.
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