R a t s c h e n s c h l ü s s e l
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ratschenschlüssel mit einem im ring- oder maulförmigen Schlüsselkopf drehbar an¬ geordneten ring- oder maulförmigen Futter, also einem Ring¬ oder Gabel-Ratschenschraubenschlüssel, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie er zum Verdrehen einer Mutter oder einer Schraube zwecks freien Rückhubes des Schlüsselhand¬ griffes Verwendung findet.
Solcherart Ratschenschlüssel sind in unterschiedlichsten Bauweisen bereits bekannt.
So weist eine erste konstruktive Gruppe als gemeinsame Kon¬ struktionselemente in einem ring- oder maulförmig ausgebil¬ deten Schlüsselkopf (je nachdem, ob es sich um einen Ring- Ratschenschlüssel oder um einen Gabel-Ratschenschlüssel han¬ delt) ein um die Schraubachse drehbar angeordnetes ring- oder maulförmiges Futter auf, das am Außenmantel eine radial wirkende sägezahnähnliche Ratschenverzahnung aufweist. Eine axiale Abstützung des rotierbaren Futters erfolgt über die Stirnflächen des Futters an entsprechenden Stufen im Schlüs¬ selkopf bzw. über an diesem stirnseitig, z.B. durch An¬ schrauben, befestigte Platten. Eine radiale Lagerung bzw. Führung des Futters im Kopf erfolgt jeweils über die im Fut¬ termantel angeordneten Zähne in einer entsprechenden zylin¬ drischen Ausnehmung bzw. Bohrung des Kopfes. Somit müssen die Zähne an ihren Zahnspitzen entsprechende tangentiale Führungsflächen zur genauen Auflage in der Aufnahme- bzw. Führungsbohrung des Kopfes aufweisen. Dabei arbeiten die mantelflächigen Ratschenzähne des Futters mit Ratschenzahn- elementen oder anderen Klemmelementen (Gesperre) zusammen, die radial nach außen hin in der Aufnahme- und Führungsöff¬ nung des Kopfes angeordnet sind. Durch diese radial aufein-
anderfolgende Anordnung der Elemente des Gesperres bauen diese bekannten Ratschenschlüssel relativ voluminös, so daß der Schlüsselkopf insgesamt eine relativ große äußere (Kopf- )Breite aufweist. Dadurch ist die Benutzbarkeit dieser be¬ kannten Schlüssel bei relativ beengten Platzverhältnissen sehr schwer oder gar unmöglich. Zudem besteht durch die ra¬ diale Aufeinanderfolge der Gesperre-Elemente nicht die Mög¬ lichkeit, diese bekannten Ratschenschlüssel für ganz kleine Abmessungen bereitzustellen, z.B. als Schlüssel, die bei bestimmter Maulweite auch keine größere Kopfbreite aufweisen als herkömmliche Ring- oder Gabelschlüssel. Zu dieser Ratschenschlüssel-Art gehören u.a. die Schlüssel gem. DE 32 15 785 AI (mit radialen Einzel-Sperrklinken), DE 41 42 201 AI (Maulschlüssel, Futter mit einer Sägeverzahnungs-Mitneh- mergabel), und DE 38 18 470 AI (mit tangential gefederten radialen Ratschenverzahnungs-Klemmelementen) .
Bei einer zweiten konstruktiven Gruppe sind axiale Ratschen¬ elemente, zwischen Futter und Körper oder Futter und axial beweglicher Kulisse befindlich, vorgesehen. Durch die axiale Anordnung und Bewegung der aktiven Teile zueinander ver¬ bleibt im Falle von Ring- oder Maul-Ratschenschlüsseln nur eine relativ geringe Effektiv- bzw. Greifhöhe des Futters, bei relativ großer Höhe des Werkzeugkopfes. Dieses Prinzip ist sinnvoll nur verwendbar als Ratschengriff für Stecknüs¬ se, gemäß der US-PS 4,939,961.
Die Ausführung nach der US-PS 2,300,479, der US-PS 4,270,417 (mit axial gefederten Ratschenstiften) und der US-PS 5,388,479 (axiale Abstützung von Ratschen-Kulissen über stirnseitige Stufen im Kopf) zeigen ähnliche Prinzipien und Wirkungsweisen. Neben der äußerst aufwendigen Bauweise mit zahlreichen Einzelteilen ist auch hier als besonders nach¬ teilig die voluminöse Bauweise des Kopfes, insbesondere des¬ sen relativ große Höhe, anzusehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ratschenschlüssel obiger Gattung anzugeben, der bei relativ einfachem und funktions¬ sicherem Aufbau im wesentlichen die gleichen Kopfabmessungen (insbes. Höhe und Breite) aufweist sowie ca. gleiche aktive Griffhöhe (Futterhöhe) besitzt wie einfache Schlüssel ohne Ratsche.
Diese Aufgabe wird durch einen Ratschenschlüssel genannter Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demgemäß ist die Ratschenverzahnung geneigt zur Betätigungs¬ bzw. Aktionsebene angeordnet und bildet damit eine konische Verzahnung. Es ist zu erkennen, daß durch die erfindungs¬ gemäße Ausgestaltung das Futter selbst sowie der Kopf ver¬ hältnismäßig schmal ausgebildet werden können, da die in radialer Erstreckung angeordneten Gesperre-Elemente entfal¬ len. Somit können Ring- bzw. Gabelratschenschlüssel auch für sehr kleine Maulweiten bzw. Schraubengrößen gebaut werden, die zudem durch ihre relativ geringen Kopfbreiten auch in sehr engen Platzverhältnissen optimal einsetzbar sind. Durch die konische Verzahnung ist zudem eine relativ große wirksame Eingriffsfläche für die ineinandergreifenden Rat¬ schenzähne gegeben. Dennoch ist auf diese Weise - insbeson¬ dere bei Betrachtung des bekannten Standes der Technik - eine sehr flache und platzsparende Bauweise des Ratschen¬ schlüssels möglich. Der Ratschenschlüssel kann auf diese Weise sogar die Kompaktheit eines herkömmlichen Gabel- oder Ringschlüssels erreichen. Besonders an schwer zugänglichen Stellen, wo eine bekannte Ratsche mit Stecknuß keinen Platz finden würde, ist man sonst auf einen festen Gabelschlüssel angewiesen. Der Zwang zum häufigen Umsetzen desselben er¬ schwert die Arbeit jedoch erheblich. Gerade hier findet der erfindungsgemäße Ratschenschlüssel durch seine kompakte Bau¬ weise optimale Anwendung.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung mit axialer Abstützung des drehbaren Futters gegen einen in der Kopföffnung in be¬ kannter Weise radial eingelassenen Bohrungs-Sicherungsring ist die Festlegung des Futters auf sehr einfache, platzspa¬ rende Weise sichergestellt. Gegenüber beispielsweise einem verschraubten Deckel ist zudem die Fixierung mit einem her¬ kömmlichen Bohrungs-Sicherungsring konstruktiv wesentlich einfacher und in der Bauweise - insbesondere in axialer Aus¬ dehnung - sehr kompakt.
Erfindungsgemäß kann die drehfeste Verzahnung direkt in dem Kopf eingearbeitet sein. Vorteilhafter ist jedoch, die dreh¬ feste konische Ratschenverzahnung an einer zwischen Kopf und Futter angeordneten Kulisse anzubringen, welche in der Kopf- öffnung drehfest, jedoch axial verschieblich und gleichzei¬ tig gegen das Futter federnd angedrückt angeordnet ist. Durch diese Bauweise wird das fertigungstechnisch sehr auf¬ wendige Einbringen der drehfesten Ratschenverzahnung in den Kopf vermieden. Zudem ist durch die mehrteilige Ausführung mit der axial - gegen Federkraft - verschieblichen Kulisse wiederum eine kompakte Bauweise gewährleistet, durch die zudem eine optimale Futter- und damit Aktiv-Höhe sicherge¬ stellt wird. Auch die Montage ist relativ einfach, da nur wenige Teile von einer Richtung ineinanderzustecken und an¬ schließen durch einen Bohrungs-Sicherungsring zu fixieren sind.
Von Vorteil ist des weiteren, daß die Neigung der Ratschen¬ verzahnung zur Betätigungs- bzw. Aktionsebene mit einem Win¬ kel von 10° bis 60° gewählt werden kann. Dadurch ist gewähr¬ leistet, daß die Ratschenverzahnung möglichst großflächig ausgeführt sein kann. Weiterhin ist so die gute Zentrierung des drehbaren Futters im Ratschenschlüssel sichergestellt. Damit läuft das Futter auch beim Ratschen äußerst leicht¬ gängig und ruhig, d.h. ohne seitliche Relativbewegungen oder Schwergängigkeiten, wie dies z.B. bei einer ebenen Ratschen¬ verzahnung durchaus auftreten könnte.
Vorteilhaft iεt insbesonder, wenn die Neigung der Ratschen¬ verzahnung zur Betätigungs- bzw. Aktionsebene einen Winkel von 45° aufweist. Dieser Winkel stellt einen optimalen Kom¬ promiß zwischen kompakter Bauweise, großflächiger Ratschen¬ verzahnung und damit guter Kraftübertragung zwischen Kopf und drehbarem Futter dar.
Die axiale Federwirkung, durch die die Ratschenverzahnungen der Kulisse und des Futters gegeneinandergedrückt werden und durch die die Ratschenwirkung ermöglicht wird, ist vorzugs¬ weise durch mehrere Blattfederelemente oder Schraubenfedern am Umfang des Kopfes zu erzielen. Diese Federn stützen sich vorzugsweise auf der Stufe des Kopfes ab. Im Falle der An¬ ordnung von Schraubenfedern können diese in entsprechenden Aussparungen im Kopf und/oder der Kulisse eingebettet sein. Selbstverständlich sind bei Anordnung von mehreren Blatt¬ federelementen entsprechende Ausnehmungen zur Verschiebesi¬ cherung vorzusehen.
Eine noch platzsparendere Ausführung wird erzielt, wenn die Federn auch in der gleichen Neigung wie die Ratschenzähne angeordnet sind, und sich z.B. an einer zu diesen im wesent¬ lichen parallelen Wand der Kulisse abstützen. Hier kann dann besonders vorteilhaft die Einstellbarkeit der Federkraft durch Madenschrauben, die auf die Stirnseite der Federn wir¬ ken, vorgenommen werden. Dadurch ist die Anpresskraft der Kulisse gegen das drehbare Futter und damit die Leichtgän- gigkeit der Ratschenwirkung einstellbar ausgeführt sein.
Weiterhin ist günstig, wenn die Kulisse einen im wesentli¬ chen dreieckigen Querschnitt aufweist, wodurch bei sehr kom¬ pakter Bauweise des Ratschenschlüssels gleichzeitig eine relativ großflächige Ratschenverzahnung unterzubringen ist, was für die Kraftübertragung und mechanische Belastbarkeit des Ratschenschlüssels von Vorteil ist.
Eine Auslegung der Kulisse mit trapezförmigem Querschnitt ist besonders dann von Vorteil, wenn die Anpreßkraft der Kulisse gegen das drehbare Futter nicht mit axial wirkenden Federn, sondern mit axial-radial wirkenden Federelementen erzielt wird. Dabei können einzelne, gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Schraubenfedern oder Blattfeder¬ elemente oder auch eine ring- oder maulförmige konische Wel¬ lenfeder angeordnet sein. Auf diese Weise können optimale Federwege, auch sehr starke oder weich einstellbare Feder¬ kräfte erzielt werden. Zudem ist diese Ausführung in bezug auf eine kompakte Bauweise der gesamten Einheit ebenfalls von Vorteil.
Die Kulisse kann, wie in den bisherigen Ausführungen be¬ schrieben, einstückig ausgeführt sein. Ebenso denkbar ist es, daß die Kulisse aus mehreren Teilen besteht. Diese ne¬ beneinander angeordneten Segment lassen sich einfacher fer¬ tigen, was die Herstellung des Ratschenschlüssels verbil¬ ligt.
Besonders bei der Anordnung von drei Kulissen-Segmenten, insbesondere in einem Maulschlüssel, können vorteilhafter¬ weise nur die sich im wesentlichen diagonal gegenüberstehen¬ den Segmente eine Ratschenverzahnung aufweisen. Das dritte zwischenliegende Segment kann dann die Funktion eines Abstands-Segmentes haben und benötigt dann keine Verzahnung. Von Vorteil ist, daß bei dieser Variante nur kleinere Seg¬ mente mit Verzahnung zu versehen sind und daher die Ferti¬ gung relativ weniger aufwendig und konstengünstiger ist.
Es ist als weitere Variante möglich, die dem Kopf zugeordne¬ te Ratschenverzahnung in einer stirnseitigen Stufe der Kopf- öffnung vorzusehen. Diese Variante stellt - wenn auch ferti¬ gungstechnisch recht aufwendig - die kompakteste Ausführung dar, weil auf diese Weise auf das Kulissenbauteil völlig verzichtet werden kann. Die Federkraft muß dann jedoch auf andere Weise erzielt werden, beispielsweise durch eine Ring-
oder Ringsegment-Wellenfeder, die zwischen Bohrungssiche¬ rungsring und Futter angeordnet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungs¬ formen unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 : eine teilweise Draufsicht auf einen erfindungsge¬ mäßen Gabel-Ratschenschlüssel in Einsatzposition, d . h . zum Einschieben auf das zu verdrehende Teil , z . B . auf eine Mutter,
Fig . 2 : eine Draufsicht auf einen Ratschenschlüssel wie in Fig. 1 , in fortgeschrittener Betätigungsstellung, mit verdrehtem Futter,
Fig. 3 : eine perspektivische Ansicht des Schlüsselkopfes wie in Fig. 1 , in welchem die axialenNuten zur Verdrehsicherung der eingelegten Kulisse erkennbar sind,
Fig . 4 : einen Schnitt IV- IV aus Fig. 1 , den Aufbau eines Ratschenschlüssels in Ausführungsform mit dreieckigem Kulissenquerschnitt und axialen Schraubenfedern darstellend,
Fig. 5 : einen Schnitt V-V aus Fig. 1 , den Aufbau eines Ratschenschlüssels in Ausführungsform mit trapezförmigem Kulissenquerschnitt und radial¬ axialen Blattfedern,
Fig . 6 : einen Schnitt VI-VI aus Fig. 5 , ein einzelnes Blattfederelement zeigend,
Fig. 7: ein Detail eines Schnittes IV-IV aus Fig. 1, den Aufbau eines Ratschenschlüssels mit geneigt ange¬ ordneten einstellbaren Schraubenfedern zeigend,
Fig. 8: eine Explosionsdarstellung eines Ratschen¬ schlüssels in der Ausführungsform mit konischer Ratschenverzahnung, und in der Kopföffnungsstufe eingebrachter Verzahnung, und
Fig. 9: einen Schnitt IX-IX aus Fig. 1, eine Ausführungs- form gemäß Fig. 8 im Zusammenbau darstellend.
Erwähnenswert ist, daß durch die kranzförmige Ausgestaltung der Ratschenverzahnung in konischer Ausführungsform und durch die relativ große Länge der radial augerichteten Rat¬ schenzähne eine sehr hohe Eingriffs-Kraft durch die hohe Zähnezahl und große Zahnlänge erzielt wird. Dadurch kann auch die Zahnhöhe relativ gering ausgelegt werden, was wie¬ derum eine geringe Höhenauslegung der weiteren Teile, ins¬ besondere des Federrings, des Futters und der Kopfstufe er¬ laubt. Somit kann insgesamt der erindungsgemäße Ratschen¬ schlüssel auch in bezug auf seine Höhe bzw. Dicke sehr gün¬ stig und platzsparend ausgelegt werden, was seine Handhabung und Einsatzmöglichkeit sehr positiv beeinflußt.
Wie insbesondere auf Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist, weist der erfindungsgemäße Ratschenschlüssel, der in den Zeichnun¬ gen insgesamt als Gabelratschenschlüssel dargestellt ist (jedoch auch auf Ringschlüssel zu lesen ist), zwei Haupttei¬ le auf, nämlich einen im wesentlichen runden, bzw. hier U- förmigen Kopf 1 und einen sich längserstreckenden Handgriff 2. Am Handgriff 2 können an beiden Enden jeweils ein Kopf 1 vorgesehen sein, wie dies allgemein bei Gabel- und Ring¬ schlüsseln üblich ist.
Es ist zu erkennen, daß im Kopf 1 ein Futter 3 drehbar an¬ geordnet ist, das eine U-förmige Aufnahmeöffnung 5 für ein
zu drehendes Teil, z.B. für eine Mutter 4, aufweist. Selbst¬ verständlich weist der Kopf 1 auch eine mit der Aufnahmeöff¬ nung 5 des Futters 3 korrespondierende Einführöffnung 6 auf.
Aus Fig. 2 ist zu erkennen, daß sich das Futter 3, das die zu drehende Mutter 4 festhält, im wesentlichen konzentrisch im Kopf 1 dreht bzw. im Kopf verdreht werden kann.
In der perspektivischen Darstellung der Fig. 3 (in Verbin¬ dung mit den Fig. 4 und Fig. 5) ist zu erkennen, daß in die Mantelfläche 7 des Kopfes 1 innen zwei gegenüberliegende Längsnuten 24 eingebracht sind, in welche entsprechende Füh¬ rungsstege 25 der Kulisse 22, 23 eingreifen. Auf diese Weise wird ein Verdrehen der Kulisse 22, 23 wirksam verhindert. Fig. 3 zeigt weiterhin, wie sich das Futter 3 auf der Stufe 14 axial nach einer Richtung hin abstützen kann. Die Festle¬ gung in der anderen axialen Richtung erfolgt dann nach dem Zusammenbau der Einzelteile durch einen in einer Umfangsnut 26 eingelassenen Bohrungs-Sicherungsring 10, wie aus Fig. 4 gut erkennbar ist. Deutlich sichtbar ist hierbei, wie sich das Futter 3 axial auf der Stufe 14 abstützt und nach oben hin durch den Bohrungs-Sicherungsring 10 wegbegrenzt ist. Radial stützt sich das Futter 3 an der Mantelfläche 7 des Kopfes 1 ab. In dem durch den dreieckigen Querschnitt des Futters 3 entstehenden Freiraum zwischen der Stufe 14 und der Mantelfläche 7 des Kopfes 1 ist eine federbeaufschlagte Kulisse 22 dreieckigen Querschnitts eingelegt, welche erst die Ratschenwirkung ermöglicht. Durch die ineinandergreifen¬ de Ratschen-Verzahnung 11, 13 in der Kulisse und dem Futter kann sich das Futter 3 nur in einer Richtung drehen. Dabei ist die Kulisse 22 durch mehrere axial ausgerichtete Schrau¬ benfedern 16, durch Bohrungen 15 in der Kulisse gegen Ver¬ rutschen gesichert sind, federnd abgestützt. Das Verdrehen der Kulisse wird verhindert durch die Längsnuten 24 im Kopf 1, in welche entsprechende axiale Führungsstege 25 am Außen¬ mantel der Kulisse 22 eingreifen.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführung ist eine feder¬ beaufschlagte trapezförmige Kulisse 23 eingelegt. Dabei stützt sich die Kulisse 23 über mehrere Federelemente 17 ab, die die gleiche Neigung aufweisen, wie die Verzahnung und die Abstützfläche 21 der Kulisse 23.
Aus Fig. 6 ist erkennbar, daß das Federelement 17 eine U- formige Blattfeder ist, die in einer niedrigen Ausnehmung 31 der Eck-Abstützflache 32 des Kopfes 1 gegen Verschieben ein¬ gelegt bzw. abgestützt ist.
Bei der Ausführung nach Fig. 7 erfolgt die Federbeaufschla¬ gung der Kulisse 23 durch Schraubenfedern 16. Diese wirken axial-radial und sind durch Einstellschrauben 30 in ihrer Vorspannung einstellbar. Die Einstellschrauben 30 sind durch die Mantelfläche des Kopfes hindurchgeführt und sind somit von außen verdrehbar. Dadurch ist die Ratschenwirkung kraft¬ mäßig variierbar.
Bei dem in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsbei¬ spiel ist die feststehende Verzahnung 12 direkt im Kopf 1 eingebracht. Es ist zu erkennen, daß sich bei größerem Nei¬ gungswinkel, also größerer Konizität der Ratschenverzahnung 11, 12, die Breite des Kopfes erheblich verringern läßt, wodurch sehr kleine Breitenabmessungen des Kopfes erzielt werden können. Dabei muß jedoch der Nachteil in Kauf genom¬ men werden, daß der Kopf dann entsprechend etwas dicker bzw. höher ausgelegt werden muß, um noch einen guten Zahneingriff zu erhalten.
B e z u g s z e i c h e n l i s t e
1. Kopf
2. Handgriff
3. Futter
4. Mutter
5. Aufnahmeöffnung
6. Einführungsöffnung
7. Mantelfläche
8. Kopf Öffnung / Auf nahiaeöf fnung
9. Stirnfläche (glatte)
10. Bohrungs-Sicherungsring
11. Ratschenverzahnung (Futter)
12. Ratschenverzahnung (Kopf)
13. Ratschenverzahnung (Kulisse)
14. Stufe / Abstützfläche
15. Bohrung
16. Schraubenfeder
17. (Blatt-)Federelement
18. Federring
19. Wellenberg
20. Wellental
21. Abstützfläche
22. Kulisse
23. Kulisse
24. (Längs-)Nuten
25. Führungsstege
26. Umfangsnut
27. Axialnut
28. Zapfen (Sicherungsring)
29. Zapfen (Federring)
30. Einstell-(Maden-)Schraube
31. Ausnehmung
32. Eck-Abstüz=f lache
33. -
34. -
35. -
36. -