WO2014019907A2 - Torsionsstab - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a torsion bar for limiting torque according to the preamble of claim 1.
  • a torsion bar is equipped with a shaft having a first end portion and a longitudinally opposite second end portion, a first coupling for rotationally fixed connection of the shaft to the output spindle of a striking screwdriver, wherein the first coupling is arranged on the first end region of the shank, and a second coupling for non-rotatably connecting the shank with a threaded element, in particular with the mother of an expansion anchor, wherein the second coupling is arranged on the second end region of the shank, wherein the shank has at least one tapered torsion region in that the shank has a smaller cross-section than in at least one of the end regions.
  • a generic torsion bar is known for example from GB1521461 A. It forms a torsion spring between the output spindle of the impact wrench and the tightening screw, which can limit the torque applied to the screw.
  • the object of the invention is to provide a particularly reliable torsion bar with little effort.
  • a torsion bar according to the invention is characterized in that the shaft has a plastic encapsulation at least in the tapered torsion area.
  • the invention is based on the recognition that the tapered torsion region of the shaft of the torsion bar deforms markedly during normal operation. If a paint finish were to be used as corrosion protection in this area, There is a risk of spalling, since a typically less ductile, but well adhering to the substrate paint the movement of the ground can not follow. This is where the invention begins and provides for plastic coating instead of painting.
  • Kunststoffumspritzung can be formed in a particularly simple manner with relatively large wall thickness, relatively ductile and / or with relatively low substrate adhesion. A failure of the protective layer can thus be counteracted particularly efficiently. Due to the comparatively large wall thickness can be particularly well protected against mechanical impact with a plastic extrusion, the relatively sensitive tapered region.
  • the first coupling may have a polygonal structure, preferably an internal polygon, for example a square.
  • the second coupling may have a polygonal structure, preferably an internal polygon, for example a hexagon.
  • the longitudinal direction can be understood in particular to be the direction of the longitudinal axis of the torsion bar and / or the shaft.
  • the threaded element has a thread, which in particular runs coaxially to the torsion bar.
  • the threaded element may have an external thread or an internal thread and be a screw or a nut.
  • the threaded element may be the nut of an expansion anchor, i. in particular to the mother of an anchor with an anchor bolt and an expansion sleeve, wherein the anchor bolt has an expansion cone for spreading the expansion sleeve and a thread on which the nut is arranged.
  • the shank has exactly one contiguous tapered torsion area, whereby the production cost can be reduced. Due to the locally reduced cross section, the torsion of the shaft takes place at least predominantly in the torsion region. Preferably, the shaft has a smaller cross section in the tapered torsion region than in the two end regions.
  • a plastic extrusion coating is understood to mean the product of an extrusion coating process.
  • the plastic encapsulation is limited to a central region of the shaft, in particular to the tapered torsion region.
  • the plastic extrusion is used specifically to protect the most sensitive zone. At least the relatively cross-sectionally large second end portion on which the threaded member is arranged, however, remains free, so that use is possible even in confined spaces on the threaded member, and so that this end can be manually secured during the application. So it is given a particularly large reliability with particularly high reliability.
  • the plastic encapsulation consists of a thermoplastic. This is favorable in terms of the production cost.
  • the shank is preferably made of metal, in particular of steel.
  • the plastic encapsulation consists of an elastomer.
  • an elastomer can absorb the deformation of the shaft particularly well. Therefore, according to this embodiment, a particularly good resistance is given even with a relatively strong adhesion of the plastic extrusion on the shaft.
  • the shaft may have a circular cross-section in the torsion region and / or in at least one end region, preferably in both end regions, which may be advantageous in terms of the production outlay.
  • the minimum diameter of the shaft in the torsion region is preferably at least a factor of 2, preferably at least a factor of 3 smaller than the minimum diameter of the shaft in the end regions.
  • the tapered torsion region preferably has a region of constant shank cross section. Transition regions may adjoin this region, preferably on both sides, in which the shank cross section becomes larger, preferably continuously, towards the respective end region. It is particularly preferred that the plastic extrusion extends at least over the region of constant shaft cross section. The plastic extrusion can also extend to the transition areas. The transition areas may or may not be considered parts of the torsion area.
  • the area of constant cross-section preferably has a circular or square
  • Cross section and can have the following dimensions:
  • the invention also relates to an arrangement consisting of a torsion bar according to one of the preceding claims, an impact wrench and an expansion anchor with a nut, wherein the torsion bar rotatably coupled to its first clutch with an output spindle of the impact wrench and at its second coupling with the mother of the expansion anchor is.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a torsion bar according to the invention
  • FIG. 2 shows a longitudinal sectional view of the torsion bar from FIG. 1 with a striking screwdriver and an expansion anchor.
  • the torsion bar has a shank 10 with a first end region 11 and a second end region 12 opposite in the longitudinal direction, that is to say in the direction of the longitudinal axis 19 of the shank 10.
  • At the first end portion 11 is on the front side of the shaft 10 designed as mecanicvierkant first clutch 15 is provided, via which the shaft 10 rotatably coupled to the output spindle 51 of a only in Fig.
  • a second coupling 16 designed as an internal hexagon is provided on the front side of the shaft 10, via which the shaft 10 can be coupled in a rotationally fixed manner to a threaded element 62 shown only in FIG.
  • the torsion bar can serve for setting an expansion anchor 60 shown in FIG. 2, which has an anchor bolt 61 and an expansion sleeve 64 surrounding the anchor bolt 61, wherein on the anchor bolt 61 on the one hand an expansion cone 63 for expanding the expansion sleeve 64 and on the other hand a thread 67th is arranged, on which the trained as a nut threaded member 62 is seated.
  • the shank 10 has a torsion region 13, in which the shank 10 has a smaller cross-section compared with the end regions 11 and 12.
  • this torsion area 13 acts as a torsion spring, which can absorb the forces of impact wrench 50.
  • the shaft 10 is surrounded by a sleeve-shaped plastic extrusion 90 which protects the torsion region 13.
  • the plastic extrusion 90 is limited to the smaller cross section torsion region 13 and does not extend into the end regions 11 and 12, which are bare or e.g. can be burnished.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Torsionsstab zur Drehmomentbegrenzung, mit einem Schaft mit einem ersten Endbereich und einem in Längsrichtung entgegengesetzten zweiten Endbereich, einer ersten Kupplung zum drehfesten Verbinden des Schaftes mit der Abtriebsspindel eines Schlagschraubers, wobei die erste Kupplung am ersten Endbereich des Schaftes angeordnet ist, und einer zweiten Kupplung zum drehfesten Verbinden des Schaftes mit einem Gewindeelement, insbesondere mit der Mutter eines Expansionsankers, wobei die zweite Kupplung am zweiten Endbereich des Schaftes angeordnet ist, wobei der Schaft zumindest einen verjüngten Torsionsbereich aufweist, in dem der Schaft einen kleineren Querschnitt aufweist als in zumindest einem der Endbereiche. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass der Schaft zumindest im verjüngten Torsionsbereich eine Kunststoffumspritzung aufweist.

Description

Torsionsstab
Die Erfindung betrifft einen Torsionsstab zur Drehmomentbegrenzung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Torsionsstab ist ausgestattet mit einem Schaft mit einem ersten Endbereich und einem in Längsrichtung entgegengesetzten zweiten Endbereich, einer ersten Kupplung zum drehfesten Verbinden des Schaftes mit der Abtriebsspindel eines Schlagschraubers, wobei die erste Kupplung am ersten Endbereich des Schaftes angeordnet ist, und einer zweiten Kupplung zum drehfesten Verbinden des Schaftes mit einem Gewindeelement, insbesondere mit der Mutter eines Expansionsankers, wobei die zweite Kupplung am zweiten Endbereich des Schaftes angeordnet ist, wobei der Schaft zumindest einen verjüngten Torsionsbereich aufweist, in dem der Schaft einen kleineren Querschnitt aufweist als in zumindest einem der Endbereiche.
Ein gattungsgemässer Torsionsstab ist beispielsweise aus der GB1521461 A bekannt. Er bildet eine Torsionsfeder zwischen der Abtriebsspindel des Schlagschraubers und dem anzuziehenden Schraubelement, welche das auf das Schraubelement aufgebrachte Drehmoment begrenzen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, mit geringem Aufwand einen besonders zuverlässigen Torsionsstab zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch einen Torsionsstab mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemässer Torsionsstab ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft zumindest im verjüngten Torsionsbereich eine Kunststoffumspritzung aufweist.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass sich der verjüngte Torsionsbereich des Schaftes des Torsionsstabes beim bestimmungsgemässen Betrieb deutlich deformiert. Würde nun in diesem Bereich eine Lackierung als Korrosionsschutz vorgesehen, so bestünde unter Um- ständen die Gefahr von Abplatzungen, da ein typischerweise wenig duktiler, aber gut am Untergrund haftender Lack der Bewegung des Untergrundes nicht folgen kann. Hier setzt die Erfindung an und sieht Anstelle einer Lackierung eine Kunststoffumspritzung vor. Eine solche Kunststoffumspritzung kann in besonders einfacher Weise mit relativ grosser Wandstärke, relativ duktil und/oder mit relativ geringer Untergrundhaftung ausgebildet werden. Einem Versagen der schützenden Schicht kann somit besonders effizient entgegengewirkt werden. Aufgrund der Vergleichsweise grossen Wandstärke kann mit einer Kunststoffumspritzung überdies der vergleichsweise empfindliche verjüngte Bereich besonders gut gegen mechanische Einwirkung geschützt werden.
Die erste Kupplung kann eine Polygonalstruktur, vorzugsweise einen Innenmehrkant, beispielsweise einen Vierkant, aufweisen. Ebenso kann die zweite Kupplung eine Polygonalstruktur, vorzugsweise einen Innenmehrkant, beispielsweise einen Sechskant, aufweisen. Unter der Längsrichtung kann insbesondere die Richtung der Längsachse des Torsionsstabes und/oder des Schaftes verstanden werden. Das Gewindeelement weist ein Gewinde auf, welches insbesondere koaxial zum Torsionsstab verläuft. Das Gewindeelement kann ein Aussengewinde oder ein Innengewinde aufweisen und eine Schraube oder eine Schraubmutter sein. Insbesondere kann es sich beim Gewindeelement um die Mutter eines Expansionsankers handeln, d.h. insbesondere um die Mutter eines Ankers mit einem Ankerbolzen und einer Spreizhülse, wobei der Ankerbolzen einen Spreizkonus zum Aufspreizen der Spreizhülse sowie ein Gewinde aufweist, an dem die Mutter angeordnet ist.
Vorzugsweise weist der Schaft genau einen zusammenhängenden verjüngten Torsionsbereich auf, wodurch der Herstellungsaufwand reduziert sein kann. Aufgrund des lokal verringerten Querschnitts erfolgt die Torsion des Schaftes zumindest überwiegend im Torsionsbereich. Vorzugsweise weist der Schaft im verjüngten Torsionsbereich einen kleineren Querschnitt auf als in den beiden Endbereichen. Unter einer Kunststoffumspritzung wird erfin- dungsgemäss das Produkt eines Umspritzprozesses verstanden.
Besonders bevorzugt ist es, dass die Kunststoffumspritzung auf einen Mittelbereich des Schaftes, insbesondere auf den verjüngten Torsionsbereich, begrenzt ist. Gemäss dieser Ausführungsform wird die Kunststoffumspritzung gezielt zum Schutz der empfindlichsten Zone eingesetzt. Zumindest der relativ querschnittsgrosse zweite Endbereich, an dem das Gewindeelement angeordnet wird, bleibt hingegen frei, so dass ein Einsatz auch bei beengten Platzverhältnissen am Gewindeelement möglich ist, und so dass dieser Endbereich auch während der Anwendung manuell gesichert werden kann. Es ist also bei besonders hoher Zuverlässigkeit ein besonders grosses Einsatzsspektrum gegeben. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Kunststoffumspritzung aus einem Thermoplast besteht. Dies ist im Hinblick auf den Herstellungsaufwand günstig. Der Schaft besteht vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Stahl.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Kunststoffumspritzung aus einem Elastomer besteht. Ein solches Elastomer kann die Deformation des Schaftes besonders gut aufnehmen. Daher ist gemäss dieser Ausführungsform auch bei einer relativ starken Haftung der Kunststoffumspritzung am Schaft eine besonders gute Beständigkeit gegeben.
Der Schaft kann im Torsionsbereich und/oder in zumindest einem Endbereich, vorzugsweise in beiden Endbereichen, einen kreisrunden Querschnitt aufweisen, was hinsichtlich des Herstellungsaufwandes vorteilhaft sein kann. Der minimale Durchmesser des Schaftes im Torsionsbereich ist vorzugsweise zumindest um den Faktor 2, vorzugsweise zumindest um den Faktor 3 kleiner als der minimale Durchmesser des Schaftes in den Endbereichen.
Der verjüngte Torsionsbereich weist vorzugsweise einen Bereich konstanten Schaftquerschnitts auf. An diesen Bereich können sich, vorzugsweise beiderseits, Übergangsbereiche anschliessen, in denen der Schaftquerschnitt zum jeweiligen Endbereich hin, vorzugsweise stetig, grösser wird. Besonders bevorzugt ist es, dass sich die Kunststoffumspritzung zumindest über den Bereich konstanten Schaftquerschnitts erstreckt. Die Kunststoffumspritzung kann sich auch auf die Übergansbereiche erstrecken. Die Übergansbereiche können, aber müssen nicht als Teile des Torsionsbereichs angesehen werden.
Der Bereich konstanten Querschnitts weist bevorzugt einen kreisrunden oder quadratischen
Querschnitt auf und kann folgende Abmessungen aufweisen:
Durchmesser 5.4 mm und Länge 84 mm,
Durchmesser 5.9 mm und Länge 42 mm,
Durchmesser 7 mm und Länge 42 mm, oder
Durchmesser 7.7 mm und Länge 42 mm.
Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung bestehend aus einem Torsionsstab nach einem der vorstehenden Ansprüche, einem Schlagschrauber und einem Expansionsanker mit einer Mutter, wobei der Torsionsstab an seiner ersten Kupplung drehfest mit einer Abtriebsspindel des Schlagschraubers und an seiner zweiten Kupplung drehfest mit der Mutter des Expansionsankers gekoppelt ist. Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die schematisch in den beiliegenden Figuren dargestellt sind. In den Figuren zeigen schematisch:
Figur 1 : eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemässen Torsionsstabes; und
Figur 2: eine Längsschnittansicht des Torsionsstabes aus Figur 1 mit einem Schlagschrau- ber und einem Expansionsanker.
In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Torsionsstabes dargestellt. Der Torsionsstab weist einen Schaft 10 mit einem ersten Endbereich 1 1 und einen in Längsrichtung, also in Richtung der Längsachse 19 des Schaftes 10, entgegengesetzten zweiten Endbereich 12 auf. Am ersten Endbereich 11 ist stirnseitig am Schaft 10 eine als Innenvierkant ausgebildete erste Kupplung 15 vorgesehen, über welche der Schaft 10 drehfest mit der Abtriebsspindel 51 eines nur in Fig. 2 und dort lediglich grob schematisch dargestellten Schlagschraubers 50, insbesondere Tangential-Schlagschraubers, koppelbar ist. Am zweiten Endbereich 12 ist stirnseitig am Schaft 10 eine als Innensechskant ausgebildete zweite Kupplung 16 vorgesehen, über welche der Schaft 10 drehfest mit einem nur in Fig. 2 dargestellten Gewindeelement 62 koppelbar ist.
Insbesondere kann der Torsionsstab zum Setzen eines in Fig. 2 dargestellten Expansionsankers 60 dienen, welcher einen Ankerbolzen 61 und eine Spreizhülse 64 aufweist, die den Ankerbolzen 61 umgibt, wobei am Ankerbolzen 61 einerseits ein Spreizkonus 63 zum Aufweiten der Spreizhülse 64 und andererseits ein Gewinde 67 angeordnet ist, auf dem das als Mutter ausgebildete Gewindeelement 62 sitzt.
Zwischen den beiden Endbereichen 11 und 12 weist der Schaft 10 einen Torsionsbereich 13 auf, in dem der Schaft 10 einen verglichen mit den Endbereichen 1 1 und 12 kleineren Querschnitt aufweist. Bei der bestimmungsgemässen Verwendung des Torsionstabes wirkt dieser Torsionsbereich 13 als Torsionsfeder, welche Kräfte des Schlagschraubers 50 aufnehmen kann.
Im Torsionsbereich 13 ist der Schaft 10 von einer hülsenförmigen Kunststoffumspritzung 90 umgeben, welche den Torsionsbereich 13 schützt. Die Kunststoffumspritzung 90 ist auf den querschnittskleineren Torsionsbereich 13 beschränkt und erstreckt sich nicht in die Endbereiche 11 und 12, welche blank oder z.B. brüniert sein können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Torsionsstab zur Drehmomentbegrenzung, mit
einem Schaft (10) mit einem ersten Endbereich (11) und einem in Längsrichtung entgegengesetzten zweiten Endbereich (12),
einer ersten Kupplung (15) zum drehfesten Verbinden des Schaftes (10) mit der Abtriebsspindel (51) eines Schlagschraubers (50), wobei die erste Kupplung (15) am ersten Endbereich (11) des Schaftes (10) angeordnet ist, und
einer zweiten Kupplung (16) zum drehfesten Verbinden des Schaftes (10) mit einem Gewindeelement (62), insbesondere mit der Mutter eines Expansionsankers (60), wobei die zweite Kupplung (16) am zweiten Endbereich (12) des Schaftes (10) angeordnet ist,
wobei der Schaft (10) zumindest einen verjüngten Torsionsbereich (13) aufweist, in dem der Schaft (10) einen kleineren Querschnitt aufweist als in zumindest einem der Endbereiche (11, 12),
dadurch g e ke n n z e i ch n e t,
dass der Schaft (10) zumindest im verjüngten Torsionsbereich (13) eine Kunststoffum- spritzung (90) aufweist.
2. Torsionsstab nach Anspruch 1,
dadurch g e ke n n z e i ch n e t,
dass die Kunststoffumspritzung (90) auf einen Mittelbereich des Schaftes (10), insbesondere auf den verjüngten Torsionsbereich (13), begrenzt ist.
3. Torsionsstab nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch g e ke n n z e i c h n e t,
dass die Kunststoffumspritzung (90) aus einem Thermoplast und/oder aus einem Elastomer besteht.
4. Torsionsstab nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch g e ke n n z e i ch n e t,
dass der verjüngte Torsionsbereich (13) einen Bereich konstanten Schaftquerschnitts aufweist, wobei sich die Kunststoffumspritzung (90) zumindest über den Bereich konstanten Schaftquerschnitts erstreckt.
5. Anordnung bestehend aus einem Torsionsstab nach einem der vorstehenden Ansprüche, einem Schlagschrauber (50) und einem Expansionsanker (60) mit einer Mutter, wobei der Torsionsstab an seiner ersten Kupplung (15) drehfest mit einer Abtriebsspindel (51) des Schlagschraubers (50) und an seiner zweiten Kupplung (16) drehfest mit der Mutter des Expansionsankers (60) gekoppelt ist.
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