EP1056569A1 - Drehmomentschlüssel zum festziehen eines gewindeelements mit einem definierten drehmoment - Google Patents

Drehmomentschlüssel zum festziehen eines gewindeelements mit einem definierten drehmoment

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EP1056569A1
EP1056569A1 EP99903632A EP99903632A EP1056569A1 EP 1056569 A1 EP1056569 A1 EP 1056569A1 EP 99903632 A EP99903632 A EP 99903632A EP 99903632 A EP99903632 A EP 99903632A EP 1056569 A1 EP1056569 A1 EP 1056569A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
key body
stop
torque
torque wrench
grip
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99903632A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Michler
André Übele
Stefan WÖRZ
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.)
Fritz Schunk GmbH and Co KG Fabrik fuer Spann und Greifwerkzeuge
Original Assignee
Fritz Schunk GmbH and Co KG Fabrik fuer Spann und Greifwerkzeuge
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 Fritz Schunk GmbH and Co KG Fabrik fuer Spann und Greifwerkzeuge filed Critical Fritz Schunk GmbH and Co KG Fabrik fuer Spann und Greifwerkzeuge
Publication of EP1056569A1 publication Critical patent/EP1056569A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING, OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/142—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for hand operated wrenches or screwdrivers
    • B25B23/1422—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for hand operated wrenches or screwdrivers torque indicators or adjustable torque limiters
    • B25B23/1427—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for hand operated wrenches or screwdrivers torque indicators or adjustable torque limiters by mechanical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING, OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/141—Mechanical overload release couplings

Definitions

  • Torque wrench for tightening a threaded element with a defined torque
  • the present invention relates to a torque wrench for tightening a threaded element with a defined torque, with a key body which carries at its one axial end a coupling element for connection to the threaded element to be screwed down and at its other axial end a handle element for rotating the key body.
  • Torque wrenches of this type are known and are used to tighten screws, threaded bolts or the like with a defined tightening torque and in this way to connect two components with a defined clamping force.
  • a friction clutch is usually provided between the key body and the handle element, which can transmit a specific, maximum torque from the handle element to the key body and slips when this maximum torque is exceeded.
  • REPLACEMENT BLUE (RULE 26) complicated in construction and therefore expensive.
  • the object of the invention is therefore to provide a torque wrench of the type mentioned, which is simple in construction and inexpensive to manufacture.
  • the handle element about the key body axis is rotatably and axially displaceably held on the key body, wherein it is pressed axially by an elastic element against a stop provided on the key body, so that a torque from the handle element to the stop and thus the key body can be transmitted, and that the contacting contact areas on the grip element and stop are designed and cooperate in such a way that when a threaded element is screwed on, a relative rotational movement of the grip element relative to the stop to an axial movement of the grip element on the key body against the spring force of the elastic element leads.
  • the grip element leads a relative to the stop Rotational movement, which brings about an axial movement of the grip element against the spring force of the elastic element due to the positive guidance formed by the contact areas. If the elastic element is formed, for example, by a plate spring assembly, this is compressed by the axial movement of the handle element, with the result that its clamping force and thus also the torque which can be transmitted from the handle element to the key body is increased.
  • a rotation of the handle element relative to the key body causes a change in the maximum transmissible torque, the transmissible torque corresponding to the respective relative angular position between these two components being exactly determined.
  • the torque wrench according to the invention is first connected to the threaded bolt via its coupling element, so that the key body axis and the threaded element axis are aligned.
  • the torque wrench is then rotated via the handle element, which assumes an initial position with respect to the key body, in which only a comparatively low torque can be transmitted from the handle element to the key body, as a result of which the threaded bolt is screwed into the threaded bore.
  • a threaded element with the desired tightening torque can be screwed tight with the torque wrench according to the invention, the torque wrench being simple in design, since only the contact areas on the grip element and stop need be designed accordingly.
  • a control curve can be provided on one of the two components, for example in the form of an inclined surface, which cooperates with a control edge on the other component.
  • the torque wrench according to the invention is thus simple and inexpensive to manufacture.
  • the contact areas on the handle element and stop which cooperate in each case to bring about an axial movement of the handle element are designed in such a way that they come into contact flatly. This results in a low surface pressure.
  • the contact areas can be designed to be complementary to one another.
  • the contact areas have an inclination which changes in the circumferential direction with respect to the key body axis.
  • the size of the torque transferable from the handle element to the key body changes not only with the biasing force of the elastic element, but also from the respective angle of inclination, so that there is no linear relationship between the rotation of the handle element relative to the key body and the size of the transferable Torque exists.
  • This configuration opens up the possibility of establishing a progressive or degressive relationship between the angular path of the grip element and the increase in the transmissible torque, in that the inclination of the contact areas becomes correspondingly steeper or flatter.
  • a plurality of contact areas are provided on the handle element distributed over the circumference of the key body, which simultaneously engage with corresponding contact areas on the stop, so that a torque is distributed evenly over the circumference from the handle element to the stop becomes.
  • two diametrically opposed contact areas can be provided on the grip element, which simultaneously engage corresponding contact areas at the stop.
  • the axial end of the key body opposite the coupling element is designed as a pin onto which the elastic element and the grip element are pushed, the arrangement of the grip element / elastic element by the stop which is at the free end attached to the pin, in particular welded to the pin or screwed onto the pin, is tensioned against a shoulder of the key body.
  • FIG. 1 shows a front view of an embodiment of a torque wrench according to the invention in its starting position
  • FIG. 2 shows the torque wrench from FIG. 1 with indicated inner contours
  • FIG. 3a shows the torque wrench from FIG. 1 with the handle element rotated
  • FIG. 3b shows the forces which occur at the contact areas between the grip element and the stop of the torque wrench from FIG. 3a
  • FIG. 4 the torque wrench from FIG. 3 with indicated inner contours
  • FIG. 5 shows the torque wrench from FIG. 1 with an attached panel
  • Figure 6 is a perspective view of the stop of a torque wrench according to the invention with the contact areas and provided
  • FIG. 7 shows a part of a grip element with contact areas provided thereon.
  • a torque wrench 1 which is intended for tightening threaded bolts etc. with a defined torque.
  • the torque wrench 1 has a cylindrical key body 2, which carries at its one axial end a coupling element 3 in the form of an inner square for connection to the threaded element to be screwed down and at its other axial end a handle element 4 for rotating the key body 2.
  • the grip element 4 is axially displaceable on a pin 5 of the key body 2 and rotatable about the key body axis X and is supported by a plate spring assembly 6 previously pushed onto the pin 5, which bears against a shoulder 2a of the key body 2.
  • a stop 7 is screwed onto the free end of the pin 5 so that the grip element 4 is braced with the plate spring assembly 6 and thus the grip element under the pretensioning force of the plate spring assembly 6 against the Stop 7 is pressed. This creates a frictional connection between the grip element 4 and the stop 7, by means of which a torque of a certain size can be transmitted from the grip element 4 to the stop 7 and thus to the key body 2.
  • the contact areas 8, 9 that come into contact with one another on the grip element 4 and stop 7 are designed to be complementary to one another, so that they come into abutment against one another in each case and thus the surface pressure between the components 4, 7 is low, and they act in the manner of run-up slopes in this way together that when screwing a threaded element a relative rotational movement of the grip element 4 with respect to the stop 7 leads to an axial movement of the grip element from the starting position shown in FIG. 1 away from the stop 7, whereby the plate spring assembly 6 is compressed, as indicated in FIG. 3a.
  • This has the consequence that the spring force F F , with which the handle element 4 is pressed against the stop 7, increases, so that a greater torque can be transmitted from the handle element 4 to the stop 7 and thus the key body 2.
  • FIGS. 1, 3 and 3a the forces acting between the grip element 4 and the stop 7 are shown.
  • the spring force with which the gripping element 4 is pressed against the stop 7 by the plate spring assembly 6 is denoted by F r .
  • This spring force F r can be divided into a component F ra which is perpendicular to the press nip and a component F rp which extends in the direction of the press nip. From the normal to the press The force component F FN standing in the gap can be determined via the friction coefficient between the grip element 4 and the stop 7, the friction force F R acting in the press gap, which counteracts a relative movement between the grip element 4 and the stop 7.
  • a torque M is introduced into the grip element 4, this results in a force F M directed perpendicular to the spring force F r in the press nip, which force can also be divided into a component F MN directed perpendicular to the press nip and a component F HS directed parallel to the press nip.
  • This force component F MN is opposed to the frictional force F "and the spring force component F rs with the result that the grip element 4 begins to rotate relative to the stop 7 on the pin 5 when the force component F MN becomes greater than the sum of the Frictional force F R and the spring force component F FS acting in the direction of the press nip.
  • the handle element 4 then rotates until the spring force F r has increased to such an extent that the axial movement of the handle element 4, which is inevitably associated with the rotary movement, increases that the forces acting in the press nip plane are in equilibrium.
  • the magnitude of the torque which can be transmitted at most via the frictional engagement between the grip element 4 and the stop 7, depends on the spring force F r with which the grip element 4 is pressed against the stop 7, and the mean Radius and the inclination of the contact areas 8, 9 coming into contact with one another with respect to the key body axis X.
  • Each relative angle of rotation position between the grip element 4 and the stop 7 corresponds to a spring force F F and the inclination of the contact areas 8, 9 coming into contact with one another on the grip element 4 and stop 7 exactly defined, maximum transferable torque.
  • the relative angle of rotation position between the grip element 4 and the stop 7 and thus the maximum transferable torque M can be read, for example, using a scale 11 provided on the stop 7 and the grip element 4 or a cover 10 connected to the grip element 4, as shown in FIG 5 is shown.
  • the torque wrench 1 To screw, for example, a threaded bolt into a threaded bore, the torque wrench 1 according to the invention is first connected to the threaded bolt via its coupling element 3, so that the key body axis X and the threaded element axis are aligned with one another. Then the torque Key 1 via the grip element 4, which, relative to the key body 1, assumes the starting position shown in FIG. 1, in which the contact area sections 8a, 8c of the grip element 4 and stop 7 engage with one another and only a comparatively low torque from the grip element 4 onto the key body 2 can be transferred, rotated, whereby the threaded bolt is screwed into the threaded bore.
  • contact area sections 8c, 9c are formed on the threaded element 4 and stop 7, which are used to release the cooperate with each other and for this purpose have a corresponding inclination, which is opposite to the inclination of the contact area sections 8a, 9a, which cooperate with each other for tightening the threaded element.
  • the contact areas 8, 9 are each formed center symmetrically, so that the contact area sections 8a, 9a; 8c, 9c, for example, can be used both for tightening a right-hand thread element and for loosening a left-hand thread element.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)

Abstract

Drehmomentschlüssel zum Festziehen eines Gewindeelementes mit einem definierten Drehmoment, mit einem Schlüsselkörper (2), der an seinem einen axialen Ende ein Kupplungselement (3) zur Verbindung mit dem festzuschraubenden Gewindeelement und an seinem anderen axialen Ende ein Griffelement (4) zum Drehen des Schlüsselkörpers (2) trägt, wobei das Griffelement (4) um die Schlüsselkörperachse (X) drehbar und axial verschiebbar am Schlüsselkörper (2) gehalten ist und wobei es durch ein elastisches Element (6) axial gegen einen am Schlüsselkörper (2) vorgesehenen Anschlag (7) gedrückt wird, so daß ein Drehmoment vom Griffelement (4) auf den Anschlag (7) und damit auf den Schlüsselkörper (2) übertragen werden kann.

Description

1 Beschreibung:
Drehmomentschlüssel zum Festziehen eines Gewindeelements mit einem definierten Drehmoment
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehmomentschlüssel zum Festziehen eines Gewindeelements mit einem definierten Drehmoment, mit einem Schlüsselkörper, der an seinem einen axialen Ende ein Kupplungselement zur Verbindung mit dem festzuschraubenden Gewindeelement und an seinem anderen axialen Ende ein Griffelement zum Drehen des Schlüsselkörpers trägt.
Drehmomentschlüssel dieser Art sind bekannt und werden verwendet, um Schrauben, Gewindebolzen oder dergleichen mit einem definierten Anzugsmoment festzuschrauben und auf diese Weise zwei Bauteile mit einer definierten Spannkraft zu verbinden. Hierzu ist bei den bekannten Drehmomentschlüsseln üblicherweise zwischen dem Schlüsselkörper und dem Griffelement eine Reibungskupplung vorgesehen, die ein bestimmtes, maximales Drehmoment vom Griffelement an den Schlüsselkörper übertragen kann und bei Überschreiten dieses maximalen Drehmoments durchrutscht.
Die bekannten Drehmomentschlüssel haben sich zwar in der Praxis durchaus bewährt. Nachteilig ist jedoch, daß sie relativ
ERSATZBLAU (REGEL 26) kompliziert im Aufbau und daher teuer sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Drehmomentschlüssel der eingangs genannten Art zu schaffen, der einfach im Aufbau und preiswert in der Herstellung ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Griffelement um die Schlüsselkörperachse drehbar und axial verschiebbar am Schlüsselkörper gehalten ist, wobei es durch ein elastisches Element axial gegen einen am Schlüsselkörper vorgesehenen Anschlag gedrückt wird, so daß ein Drehmoment vom Griffelement auf den Anschlag und damit auf den Schlüsselkörper übertragen werden kann, und daß die miteinander in Berührung kommenden Kontaktbereiche an Griffelement und Anschlag derart ausgebildet sind und zusammenwirken, daß beim Festschrauben eines Gewindeelements eine relative Drehbewegung des Griffelements gegenüber dem Anschlag zu einer Axialbewegung des Griffelements am Schlüsselkörper entgegen der Federkraft des elastischen Elements führt.
Gemäß der Erfindung besteht somit zwischen dem Griffelement und dem am Schlüsselkörper vorgesehenen Anschlag in ähnlicher Weise wie bei den bekannten Drehmomentschlüsseln ein Reibschluß, über den ein Drehmoment vom Griffelement auf den Anschlag und damit auf den Schlüsselkörper übertragen werden kann, wobei die Höhe des übertragbaren Drehmoments von der Axialkraft abhängt, mit der das Griffelement durch das elastische Element gegen den Anschlag gedrückt wird.
Wenn das maximal übertragbare Drehmoment überschritten wird führt das Griffelement gegenüber dem Anschlag eine relative Drehbewegung aus, die aufgrund der durch die Kontaktbereiche gebildeten Zwangsführung eine Axialbewegung des Griffelements entgegen der Federkraft des elastischen Elements mit sich bringt. Wenn das elastische Element beispielsweise durch ein Tellerfederpaket gebildet wird, wird dieses durch die Axialbewegung des Griffelements zusammengedrückt mit dem Ergebnis, daß sich dessen Spannkraft und damit auch das vom Griffelement auf den Schlüsselkörper übertragbare Drehmoment erhöht.
Mit anderen Worten wird durch eine Drehung des Griffelements gegenüber dem Schlüsselkörper eine Veränderung des maximal übertragbaren Drehmoments bewirkt, wobei das der jeweiligen relativ Winkelstellung zwischen diesen beiden Bauteilen entsprechende übertragbare Drehmoment exakt bestimmt ist.
Zum Einschrauben beispielsweise eines Gewindebolzens in eine Gewindebohrung wird der erfindungsgemäße Drehmomentschlüssel zunächst über sein Kupplungselement mit dem Gewindebolzen verbunden, so daß die Schlüsselkörperachse und die Gewindeelementachse miteinander fluchten. Dann wird der Drehmomentschlüssel über das Griffelement, welches gegenüber dem Schlüsselkörper eine Ausgangslage einnimmt, in der nur ein vergleichsweise geringes Drehmoment vom Griffelement auf den Schlüsselkörper übertragen werden kann, gedreht, wodurch der Gewindebolzen in die Gewindebohrung eingeschraubt wird. Wenn dabei das reibungsbedingte Widerstandsmoment, das dem Schraubvorgang entgegengesetzt wird, das vom Griffelement auf den Schlüsselkörper übertragbare Drehmoment übersteigt, führt dies dazu, daß nur das Griffelement weitergedreht wird und aufgrund der Zwangsführung durch die Kontaktbereiche gleichzeitig eine Axialbewegung entgegen der Federkraft des elasti- sehen Elements ausführt, durch die das maximal übertragbare Drehmoment erhöht wird. Dieser Vorgang dauert so lange an, bis das Griffelement gegenüber dem Schlüsselkörper die dem gewünschten Anzugsmoment entsprechende Drehlage einnimmt, die beispielsweise über eine Skalierung abgelesen werden kann. Wenn man jetzt das Griffelement losläßt, wird es durch die Rückstellkraft des elastischen Elements in seine Ausgangslage zurückgeführt.
Im Ergebnis läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Drehmomentschlüssel ein Gewindeelement mit dem gewünschten Anzugsmoment festschrauben, wobei der Drehmomentschlüssel einfach aufgebaut sein kann, da lediglich die Kontaktbereiche an Griffelement und Anschlag entsprechend ausgebildet zu sein brauchen. Im einfachsten Fall kann an einem der beiden Bauteile eine Steuerkurve beispielsweise in Form einer Schrägfläche vorgesehen sein, die mit einer Steuerkante an dem anderen Bauteil zusammenwirkt. Der erfindungsgemäße Drehmomentschlüssel ist damit einfach und preiswert in der Herstellung.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die jeweils zur Herbeiführung einer Axialbewegung des Griffelements zusammenwirkenden Kontaktbereiche an Griffelement und Anschlag so ausgebildet sind, daß sie flächig in Anlage kommen. Hierdurch wird eine geringe Flächenpressung erreicht. Insbesondere können die Kontaktbereiche komplementär zueinander ausgebildet sein.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Kontaktbereiche eine sich in Umfangsrichtung ändernde Neigung gegenüber der Schlüsselkörperachse haben. Hierdurch wird erreicht, daß die Größe des vom Griffelement auf den Schlüsselkörper übertragbaren Drehmoments sich nicht allein mit der Vorspannkraft des elastischen Elements ändert, sondern auch von dem jeweiligen Neigungswinkel, so daß kein linearer Zusammenhang zwischen der Drehung des Griffelements gegenüber dem Schlüsselkörper und der Größe des übertragbaren Drehmoments besteht. Diese Ausgestaltung eröffnet die Möglichkeit, einen progressiven oder degressiven Zusammenhang zwischen dem Winkelweg des Griffelements und der Erhöhung des übertragbaren Drehmoments herzustellen, indem sich die Neigung der Kontaktbereiche entsprechend kontinuierlich steiler oder flacher wird.
Auch ist es möglich, die Kontaktbereiche an Griffelement und Anschlag jeweils in Umfangsrichtung in mehrere Kontaktbereichsabschnitte zu unterteilen, wobei die Kontaktbereichsabschnitte innerhalb eines Kontaktbereiches jeweils unterschiedliche Neigungen gegenüber der Schlüsselkörperachse besitzen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehmomentschlüssels ist vorgesehen, daß über den Umfang des Schlüsselkörpers verteilt mehrere Kontaktbereiche am Griffelement vorgesehen sind, die gleichzeitig mit entsprechenden Kontaktbereichen am Anschlag in Eingriff stehen, so daß ein Drehmoment gleichmäßig über den Umfang verteilt vom Griffelement auf den Anschlag übertragen wird. Beispielsweise können am Griffelement zwei sich diametral gegenüberliegende Kontaktbereiche vorgesehen sein, die gleichzeitig mit entsprechenden Kontaktbereichen am Anschlag in Eingriff stehen. In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das dem Kupplungselement gegenüberliegende axiale Ende des Schlüsselkörpers als Zapfen ausgebildet ist, auf den das elastische Element und das Griffelement aufgeschoben sind, wobei die Anordnung Griffelement/elastisches Element durch den Anschlag, der an dem freien Ende des Zapfens angebracht, insbesondere am Zapfen festgeschweißt oder auf den Zapfen aufgeschraubt ist, gegen einen Absatz des Schlüsselkörpers gespannt ist. Diese Ausbildung gewährleistet eine einfache Montage des erfindungsgemäßen Drehmomentschlüssels.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt
Figur 1 in Vorderansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehmomentschlüssels in seiner Ausgangsstellung,
Figur 2 den Drehmomentschlüssel aus Figur 1 mit angedeuteten Innenkonturen,
Figur 3a den Dremomentschlüssel aus Figur 1 mit verdrehtem Griffelement,
Figur 3b die Kräfte, die an den Kontaktbereichen zwischen Griffelement und Anschlag des im Drehmomentschlüssels aus Figur 3a auftreten, Figur 4 den Drehmomentschlüssel aus Figur 3 mit angedeuteten Innenkonturen,
Figur 5 den Drehmomentschlüssel aus Figur 1 mit einer aufgesetzten Verkleidung,
Figur 6 in perspektivischer Darstellung den Anschlag eines erfindungsgemäßen Drehmomentschlüssels mit den daran vorgesehenen Kontaktbereichen und
Figur 7 einen Teil eines Griffelements mit daran vorgesehenen Kontaktbereichen.
In den Figuren ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehmomentschlüssels 1 dargestellt, der zum Festschrauben von Gewindebolzen etc. mit einem definierten Drehmoment bestimmt ist. Der Drehmomentschlüssel 1 besitzt einen zylinder- förmigen Schlüsselkörper 2, der an seinem einen axialen Ende ein Kupplungselement 3 in der Form eines Innenvierkants zur Verbindung mit dem festzuschraubenden Gewindeelement und an seinem anderen axialen Ende ein Griffelement 4 zum Drehen des Schlüsselkörpers 2 trägt. Das Griffelement 4 ist auf einen Zapfen 5 des Schlüsselkörpers 2 axial verschiebbar sowie um die Schlüsselkörperachse X drehbar aufgeschoben und wird durch ein zuvor auf den Zapfen 5 aufgeschobenes Tellerfederpaket 6, das an einem Absatz 2a des Schlüsselkörpers 2 anliegt, abgestützt. Auf das freie Ende des Zapfens 5 ist ein Anschlag 7 aufgeschraubt, so daß das Griffelement 4 mit dem Tellerfederpaket 6 verspannt wird und damit das Griffelement unter der Vorspannkraft des Tellerfederpaketes 6 gegen den Anschlag 7 gedrückt wird. Hierdurch entsteht eine Reibschlußverbindung zwischen dem Griffelement 4 und dem Anschlag 7, durch die ein Drehmoment bestimmter Größe vom Griffelement 4 auf den Anschlag 7 und damit auf den Schlüsselkörper 2 übertragen werden kann.
Die miteinander in Berührung kommenden Kontaktbereiche 8, 9 an Griffelement 4 und Anschlag 7 sind komplementär zueinander ausgebildet, so daß sie jeweils flächig aneinander zur Anlage kommen und somit die Flächenpressung zwischen den Bauteilen 4, 7 gering ist, und sie wirken nach Art von Auflaufschrägen derart zusammen, daß beim Festschrauben eines Gewindeelementes eine relative Drehbewegung des Griffelements 4 gegenüber dem Anschlag 7 zu einer Axialbewegung des Griffelementes aus der in Figur 1 dargestellten Ausgangslage vom Anschlag 7 weg führt, wodurch das Tellerfederpaket 6 zusammengedrückt wird, wie es in Figur 3a angedeutet ist. Dies hat zur Folge, daß sich die Federkraft FF, mit der das Griffelement 4 gegen den Anschlag 7 gepreßt wird, erhöht, so daß ein größeres Drehmoment vom Griffelement 4 auf den Anschlag 7 und damit den Schlüsselkörper 2 übertragen werden kann.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Drehmomentschlüssels 1 ist aus der Zusammenschau der Figuren 1, 3 und 3a, in der die zwischen Griffelement 4 und Anschlag 7 wirkenden Kräfte eingezeichnet sind, deutlich. In der Figur 3a ist die Federkraft, mit der das Griffelement 4 von dem Tellerfederpaket 6 gegen den Anschlag 7 gedrückt wird, mit Fr bezeichnet. Diese Federkraft Fr läßt sich aufteilen in eine senkrecht zu dem Preßspalt stehende Komponente Fra und eine in Preßspaltrichtung verlaufenden Komponente Frp. Aus der normal zum Preß- spalt stehenden Kraftkomponente FFN läßt sich über den Rei- bungskoefizienten zwischen Griffelement 4 und Anschlag 7 die im Preßspalt wirkende Reibkraft FR bestimmen, welche einer Relativbewegung zwischen Griffelement 4 und Anschlag 7 entgegenwirkt .
Wenn ein Drehmoment M in das Griffelement 4 eingeleitet wird, resultiert hieraus im Preßspalt eine senkrecht zur Federkraft Fr gerichtete Kraft FM, die sich ebenfalls aufteilen läßt in eine senkrecht zum Preßspalt gerichtete Komponente FMN und eine parallel zum Preßspalt gerichtete Komponente FHS. Diese Kraftkomponente FMN ist der Reibungskraft F„ und der Feder- kraftkomponente Frs entgegengerichtet mit dem Ergebnis, daß sich das Griffelement 4 relativ zu dem Anschlag 7 am Zapfen 5 zu drehen beginnt, wenn die Kraftkomponente FMN größer wird als die Summe von der Reibungskraft FR und der in Preßspaltrichtung wirkenden Federkraftkomponente FFS. Das Griffe- lement 4 dreht sich dann so lange, bis sich die Federkraft Fr durch die mit der Drehbewegung zwangsläufig verbundene Axialbewegung des Griffelelements 4 soweit erhöht hat, daß die in der Preßspaltebene wirkenden Kräfte im Gleichgewicht stehen.
Aus der vorstehenden Erläuterung wird deutlich, daß die Größe des Drehmoments, welches maximal über den Reibschluß zwischen Griffelement 4 und Anschlag 7 übertragen werden kann, abhängt von der Federkraft Fr, mit welcher das Griffelement 4 gegen den Anschlag 7 gedrückt wird, sowie dem mittleren Radius und der Neigung der miteinander in Berührung kommenden Kontaktbereiche 8, 9 gegenüber der Schlüsselkörperachse X. Dabei entspricht jeder relativen Drehwinkelstellung zwischen dem Griffelement 4 und dem Anschlag 7 ein durch die Federkraft FF und die Neigung der miteinander in Berührung kommenden Kontaktbereiche 8, 9 an Griffelement 4 und Anschlag 7 exakt definiertes, maximal übertragbares Drehmoment. Die relative Drehwinkelstellung zwischen Griffelement 4 und Anschlag 7 und damit das maximal übertragbare Drehmoment M können beispielsweise anhand einer Skalierung 11 abgelesen werden, die an dem Anschlag 7 und dem Griffelement 4 beziehungsweise einer mit dem Griffelement 4 verbundenen Verkleidung 10 vorgesehen ist, wie dies in Figur 5 dargestellt ist.
Um ein Drehmoment möglichst gleichmäßig über den Umfang verteilt in den Schlüsselkörper 2 einleiten zu können, sind, wie in Figur 7 gezeigt ist, an dem Griffelement 4 zwei sich bezüglich der Schlüsselkörperachse X diametral gegenüberliegende Kontaktbereiche 8 vorgesehen, die gleichzeitig mit entsprechenden Kontaktbereichen 9 des Anschlages 7 in Eingriff stehen. Im übrigen ist in den Figuren 6 und 7 gut erkennbar, daß die Kontaktbereiche 8 am Griffelement 4 und die entsprechenden Kontaktbereiche 9 am Anschlag 7 jeweils unterteilt sind in drei Kontaktbereichsabschnitte 8a, 8c, 9a, 9c, wobei jeweils nur ein Kontaktbereichsabschnitt 8a, 8c eines jeden Kontaktbereiches 8 des Griffelements 4 mit einem entsprechenden, zumindest bereichsweise komplementär ausgebildeten Kontaktbereichsabschnitt 9a, 9c des zugehörigen Kontaktbereiches 9 am Anschlag 7 in Eingriff steht.
Zum Einschrauben beispielsweise eines Gewindebolzens in eine Gewindebohrung wird der erfindungsgemäße Drehmomentschlüssel 1 zunächst über sein Kupplungselement 3 mit dem Gewindebolzen verbunden, so daß die Schlüsselkörperachse X und die Gewindeelementachse miteinander fluchten. Dann wird der Drehmoment- Schlüssel 1 über das Griffelement 4, welches gegenüber dem Schlüsselkörper 1 die in Figur 1 gezeigte Ausgangslage einnimmt, in der die Kontaktbereichsabschnitte 8a, 8c von Griffelement 4 und Anschlag 7 miteinander in Eingriff stehen und nur ein vergleichsweise geringes Drehmoment vom Griffelement 4 auf den Schlüsselkörper 2 übertragen werden kann, gedreht, wodurch der Gewindebolzen in die Gewindebohrung eingeschraubt wird. Wenn dabei das reibungsbedingte Widerstandsmoment, das dem Schraubvorgang entgegengesetzt wird, das vom Griffelement 4 auf den Schlüsselkörper 2 übertragbare Drehmoment übersteigt, führt dies dazu, daß nur das Griffelement 4 weitergedreht wird und dieses aufgrund der Zwangsführung durch die Kontaktbereichsabschnitte 8a, 9a gleichzeitig eine Axialbewegung ausführt, durch die das Tellerferderpaket 6 zusammengedrückt wird mit dem Ergebnis, daß sich dessen Vorspannkraft und damit auch das maximal vom Griffelement 4 auf den Schlüsselkörper 2 übertragbare Drehmoment erhöht. Dieser Vorgang dauert so lange an, bis das Griffelement 4 gegenüber dem Schlüsselkörper 2 die dem gewünschten Anzugsmoment entsprechende Drehlage einnimmt, die über die Skalierung abgelesen werden kann. Der maximale Federweg desTellerfederpakets 6 ist so gewählt, daß es auf Blocki läuft, bevor die Kontaktflächenabschnitte 8a, 9a außer Eingriff geraten, so daß eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet ist.
Wenn man nach dem Festziehen des Gewindeelements das Griffelement 4 losläßt, wird es durch die Rückstellkraft des Tellerfederpakets 6 in seine Ausgangslage zurückgeführt.
An Gewindeelement 4 und Anschlag 7 sind desweiteren Kontaktbereichsabschnitte 8c, 9c ausgebildet, die zum Lösen des Ge- windeelements miteinander zusammenwirken und hierzu eine entsprechende Neigung haben, die entgegengesetzt ist zu der Neigung der Kontaktbereichsabschnitte 8a, 9a, die zum Festziehen des Gewindeelements miteinander zusammenwirken. In optimaler Weise sind die Kontaktbereiche 8, 9 jeweils mittensymmetrisch ausgebildet, so daß die Kontaktbereichsabschnitte 8a, 9a; 8c, 9c beispielsweise sowohl zum Festziehen eines rechtsgängigen Gewindeelements als auch zum Lösen eines linksgängigen Gewindeelements nutzbar sind.

Claims

13
Ansprüche:
Drehmomentschlüssel zum Festziehen eines Gewindeelements mit einem definierten Drehmoment
Drehmomentschlüssel zum Festziehen eines Gewindeelementes mit einem definierten Drehmoment, mit einem Schlüsselkörper (2), der an seinem einen axialen Ende ein Kupplungselement (3) zur Verbindung mit dem festzuschraubenden Gewindeelement und an seinem anderen axialen Ende ein Griffelement (4) zum Drehen des Schlüsselkörpers (2) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß das Griffelement (4) um die Schlüsselkörperachse (X) drehbar und axial verschiebbar am Schlüsselkörper (2) gehalten ist, wobei es durch ein elastisches Element (6) axial gegen einen am Schlüsselkörper (2) vorgesehenen Anschlag (7) gedrückt wird, so daß ein Drehmoment vom Griffelement (4) auf den Anschlag (7) und damit auf den Schlüsselkörper (2) übertragen werden kann, und daß die miteinander in Berührung kommenden Kontaktbereiche (8, 9) an Griffelement (4) und Anschlag (7) derart ausgebildet sind und zusammenwirken, daß beim Festschrauben eines Gewindeelements eine relative Drehbewegung des Griffelements (4) gegenüber dem Anschlag (7) zu einer Axialbewe- 14
gung des Griffelements (4) am Schlüsselkörper (2) entgegen der Federkraft des elastischen Elements (6) führt.
Drehmomentschlüssel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils zur Herbeiführung einer Axialbewegung des Griffelements (4) zusammenwirkenden Kontaktbereiche (8, 9) an Griffelement (4) und Anschlag (7) so ausgebildet sind, daß sie flächig in Anlage kommen.
Drehmomentschlüssel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Herbeiführung der Axialbewegung des Griffelements (4) zusammenwirkenden Kontaktbereiche (8, 9) an Griffelement (4) und Anschlag (7) komplementär zueinander ausgebildet sind.
Drehmomentschlüssel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbereiche (8, 9) eine sich in Umfangsrichtung ändernde Neigung gegenüber der Schlüsselkörperachse (X) haben.
Drehmomentschlüssel nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbereiche (8, 9) an Griffelement (4) und Anschlag (7) jeweils in Umfangsrichtung unterteilt sind in mehrere Kontaktbereichsabschnitte (8a, 8b, 8c, 9a, 9b, 9c), wobei die Kontaktbereichsabschnitte (8a, 8b, 8c, 9a, 9b, 9c) innerhalb eines Kontaktbereiches (8, 9) jeweils unterschiedliche Neigungen gegenüber der Schlüsselkörperachse (X) besitzen. 15
6. Drehmomentschlüssel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß über den Umfang des Schlüsselkörpers (2) verteilt mehrere Kontaktbereiche (8) am Griffelement (4) vorgesehen sind, die gleichzeitig mit entsprechenden Kontaktbereichen am Anschlag (7) in Eingriff stehen, so daß ein Drehmoment gleichmäßig über den Umfang verteilt vom Griffelement (4) auf den Anschlag (7) übertragen wird.
7. Drehmomentschlüssel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an Griffelement (4) und Anschlag (9) jeweils zwei sich diametral bezüglich der Schlüsselkörperachse (X) gegenüberliegende Kontaktbereiche (8, 9) vorgesehen sind.
8. Drehmomentschlüssel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Kupplungselement (3) gegenüberliegende axiale Ende des Schlüsselkörpers (2) als Zapfen (5) ausgebildet ist, auf den das elastische Element (6) und das Griffelement (4) aufgeschoben sind, wobei die Anordnung Griffelement/elastisches Element durch den Anschlag (7), der an dem freien Ende des Zapfens (6) lösbar angebracht, insbesondere auf den Zapfen (5) aufgeschraubt ist, gegen einen Absatz des Schlüsselkörpers (2) gespannt ist.
9. Drehmomentschlüssel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element als 16
Federelement, insbesondere als Tellerfederpaket (6) ausgebildet ist.
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