Die Erfindung betrifft einen Steckschlüsseleinsatz mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Steckschlüsseleinsätze für unterschiedliche Handhaben, insbesondere für
Ratschenschlüssel, sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. In
der Regel verfügen sie in einem ersten Längenabschnitt über eine Vierkantaufnahme
für die Kraftübertragung, während ein zweiter Längenabschnitt in
unterschiedlichster Art und Weise konfiguriert sein kann und in der häufigsten
Variante als einfacher oder doppelter Innensechskant ausgeführt ist.
Es gibt auch Anwendungsfälle, bei denen Sechskantmuttern auf lange Gewindebolzen
geschraubt werden müssen (beispielsweise im automotiven,
industriellen und sanitären Bereich). Für diesen Zweck gibt es Ratschenschlüssel
mit einem mit einer Innenverzahnung versehenen Knarrrad, in die in
Längsrichtung von einer Durchgangsffnung durchsetzte Steckschlüsseleinsätze
einsteckbar sind. Die entsprechenden Steckschlüsseleinsätze sind mit einer auf
die Innenverzahnung abgestimmten Außenverzahnung versehen.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass Steckschlüsseleinsätze der zuvor beschriebenen
Art bei einem von einer Innenverzahnung vollständig durchsetzten
Knarrrad teilweise oder vollständig aus dem Knarrrad heraus rutschen können,
wenn sie eine Querschnittskontur besitzen, die innerhalb des
Fußkreisdurchmessers der Außenverzahnung liegt. Das Herausrutschen eines
Steckschlüsseleinsatzes führt zu Störungen im Arbeitsablauf und kann unter
Umständen Verletzungen nach sich ziehen. Zudem ist eine optimale
Kraftübertragung von der Handhabe auf den Steckschlüsseleinsatz nur dann
gegeben, wenn sich die Außenverzahnung des Steckschlüsseleinsatzes
vollständig mit der Innenverzahnung des Knarrrads überdeckt.
Es ist bekannt, an der Außenverzahnung des Steckschlüsseleinsatzes eine
sich über den gesamten Umfang erstreckende Kerbe vorzusehen, in die beim
Einstecken in das Knarrrad ein Federring eingreift. Diese federnde Anordnung
dient allerdings nur zur Lageorientierung des Steckschlüsseleinsatzes und kann
das Durchrutschen des Steckschlüsseleinsatzes beim Überschreiten
bestimmter in oder entgegen der Einsteckrichtung wirkenden Kräfte nicht
verhindern.
Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, einen Steckschlüsseleinsatz
für eine Handhabe, insbesondere für einen Ratschenschlüssel,
bereitzustellen, welcher auch unter Einwirkung von in oder entgegengesetzt
zur Einsteckrichtung wirkenden Kräften nicht durch die den
Steckschlüsseleinsatz halternde Aufnahme rutscht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Schutzanspruchs 1.
Danach weist ein Steckschlüsseleinsatz für eine Handhabe, insbesondere für
einen Ratschenschlüssel, einen ersten Längenabschnitt auf, welcher in eine an
die Außenverzahnung angepasste Innenverzahnung einer die Handhabe
durchsetzenden Aufnahme einsteckbar ist. An diesen ersten Längenabschnitt
schließt sich ein aus der Aufnahme vorragender zweiter Längenabschnitt an,
der eine Querschnittskontur besitzt, die innerhalb des Fußkreisdurchmessers
der Außenverzahnung liegt. Wesentlich ist, dass dem dem ersten
Längenabschnitt benachbarten zweiten Längenabschnitt ein Anschlag
zugeordnet ist, mit welchem der erste Längenabschnitt an der Aufnahme in
Einsteckrichtung lagefixiert ist.
Die Anordnung des Anschlags in Nachbarschaft zum zweiten Längenabschnitt
ermöglicht ein Einstecken des ersten Längenabschnitts in die Aufnahme bis zu
einer bestimmten Tiefe. Gleichzeitig verhindert der Anschlag jedoch das
Durchrutschen des Steckschlüsseleinsatzes durch die Aufnahme, wodurch der
Steckschlüsseleinsatz in Einsteckrichtung lagefixiert ist. Die Lagefixierung ist
dabei so zu verstehen, dass der Steckschlüsseleinsatz in Einsteckrichtung nur
bis zum Anliegen des Anschlags an der Aufnahme einsteckbar ist. Der
Steckschlüsseleinsatz kann selbstverständlich entgegengesetzt zur
Einsteckrichtung wieder aus der Aufnahme der Handhabe entnommen werden.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Steckschlüsseleinsatzes verhindert
ein Durchrutschen des Steckschlüsseleinsatzes durch die Aufnahme, wenn
entgegengesetzt zur Einsteckrichtung Kraft auf die Handhabe ausgeübt wird.
Dadurch ist auch eine maximale Überdeckung der Innenverzahnung mit der
Außenverzahnung gewährleistet, was wiederum eine optimale Kraftübertragung
von der Handhabe auf den Steckschlüsseleinsatz sicherstellt.
Die Handhabe ist vorzugsweise ein Ratschenschlüssel. Die Handhabe kann
aber auch ein beliebiges auch ohne Ratschenfunktion ausgestattetes Handwerkzeug
sein, wie beispielsweise ein Schraubenschlüssel mit einer geeigneten
Innenverzahnung oder ähnliche Handhaben mit einem Quergriff und
einer innenverzahnten Aufnahme.
An den zweiten aus der Aufnahme vorragenden Längenabschnitt kann sich ein
dritter Längenabschnitt beliebiger Konfiguration anschließen, dessen
Querschnittskontur auch größer sein kann als der Fußkreisdurchmesser der
Außenverzahnung. Hier ist beispielsweise an Einfach- oder Doppel-Sechskant-Steckschlüsseleinsätze
in handelsüblichen Schlüsselweiten gedacht oder aber
auch an Einsätze für Innen- oder Außen-TORX-Schrauben (TORX ist
eingetragene Marke der Textron Inc. USA) sowie Innensechskantschrauben,
Schlitz- oder Kreuzschlitzschrauben wie auch Spannfutter für Gewindebohrer
und Schneideisen und auch unterschiedlichste Halter, Adapter, Verlängerungen
und ähnliche austauschbare Einsätze.
Nach Anspruch 2 ist vorgesehen, dass zur Realisierung des Anschlags am
ersten Längenabschnitt benachbart zum zweiten Längenabschnitt der Fußkreisdurchmesser
der Außenverzahnung größer ist als der Kopfkreisdurchmesser
der Innenverzahnung. Durch dieses Merkmal ist das normalerweise
zwischen der Außenverzahnung und der Innenverzahnung vorhandene
Kopfspiel auf Null reduziert, so dass die Zahnköpfe der Außenverzahnung an
die tiefsten Stellen der Innenverzahnung anstoßen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Anschlag durch eine
vom ersten Längenabschnitt zum zweiten Längenabschnitt hin zunehmende
Reduzierung der zwischen benachbarten Zahnflanken der Außenverzahnung
gemessenen Lückenweite realisiert ist (Anspruch 3).
Die Ausbildung eines Anschlags gemäß den Patentansprüchen 2 und 3 ist
fertigungstechnisch besonders günstig herzustellen. Die Außenverzahnung
wird in der Regel durch einen Abwälzfräser hergestellt, der die einzelnen Nuten
der Außenverzahnung in den Außendurchmesser des ersten Längenabschnitts
fräst. Der Abwälzfräser wird hierbei normalerweise entgegen zur
Einsteckrichtung über die gesamte Längserstreckung des ersten Längenabschnitts
geführt, wodurch sich eine durchgehend gleich bleibende Konturierung,
das heißt eine Außenverzahnung des ersten Längenabschnitts ergibt. Wird nun
der Abwälzfräser nicht über den gesamten bearbeitbaren Längenabschnitt
geführt, sondern kurz vor dem Austritt aus dem spanabhebend bearbeiteten
ersten Längenabschnitt benachbart zum zweiten Längenabschnitt gestoppt,
verbleibt bei einer auf diese Weise hergestellten Außenverzahnung eine kleine
Überhöhung. Die Überhöhung ist maximal so groß ist wie die Spanungstiefe.
Für die Ausbildung eines Anschlags reicht es aber aus, wenn lediglich eine
Überhöhung am Nutgrund vorhanden ist, und der Fußkreisdurchmesser der
Überhöhung größer ist als der Kopfkreisdurchmesser der Innenverzahnung.
Aufgrund der relativ geringen Toleranzen zwischen der Außenverzahnung und
der Innenverzahnung der Handhabe genügt schon eine sehr geringe
Überhöhung, damit der Steckschlüsseleinsatz in der Aufnahme in Einsteckrichtung
lagefixiert ist. Ein derart konfigurierter Anschlag ist mit dem menschlichen
Auge auf den ersten Blick kaum zu erkennen, so dass die erfindungsgemäße
Weiterentwicklung erst in der praktischen Anwendung bemerkbar ist.
Dadurch, dass die Außengeometrie der erfindungsgemäßen Steckschlüsseleinsätze
weitgehend unverändert bleibt, sind auch keine geometrischen
Änderungen an den üblichen Aufbewahrungskästen für Steckschlüsselsätze
erforderlich. Zudem ist für die Herstellung des Anschlags nach der
zuvor beschriebenen Vorgehensweise kein separater Fertigungsschritt erforderlich,
so dass die Herstellungskosten für die erfindungsgemäßen Steckschlüsseleinsätze
gering sind.
Grundsätzlich ist es im Rahmen der Erfindung ausreichend, wenn der Steckschlüsseleinsatz
an der Aufnahme in Einsteckrichtung lagefixiert ist. Dies kann
bereits dadurch erreicht werden, dass der Fußkreisdurchmesser der
Außenverzahnung nur mittels einer einzigen Überhöhung auf dem gesamten
Umfang größer ist als der Kopfkreisdurchmesser der Innenverzahnung. Beispielsweise
indem der Abwälzfräser nur eine einzelne Nut der Außenverzahnung
nicht vollständig durchfährt. Zur Vermeidung von Verkantungen und zur
Lagezentrierung des Steckschlüsseleinsatzes ist es jedoch zweckmäßig, wenigstens
zwei gleichmäßig über den Umfang des Steckschlüsseleinsatzes
verteilte Überhöhungen vorzusehen, die in ihrer Gesamtheit einen Anschlag
bilden.
Wenn keine der Zahnlücken der Außenverzahnung vollständig durchfräst wird,
ist ein weiterer Vorteil der Erfindung dadurch gegeben, dass der fertigungstechnisch
bedingte Überlauf des Abwälzfräsers über die zu bearbeitende
Werkstücklänge wegfällt. Schließt sich nun an den zweiten Längenabschnitt ein
dritter Längenabschnitt mit größerem Außendurchmesser als die Außenverzahnung
an, musste der zweite Längenabschnitt bislang so bemessen sein,
dass der Abwälzfräser nicht mit dem dritten Längenabschnitt kollidiert. Mit der
Erfindung ist es nunmehr möglich, den zweiten Längenabschnitt kürzer zu
gestalten, so dass der gesamte Steckschlüsseleinsatz kompakter, leichter und
materialsparender ausgeführt sein kann.
In der Ausführungsform des Patentanspruchs 4 ist der Anschlag dem Steckschlüsseleinsatz
lösbar zugeordnet. Als Anschlag kommen hierbei Sicherungselemente
in Frage, die kraft- oder formschlüssig an dem Steckschlüsseleinsatz
gehalten sind.
Vorteilhaft ist nach Anspruch 5 ein Anschlag über ein den ersten Längenabschnitt
umfangsseitig wenigstens teilweise umgreifendes Sicherungselement
realisiert. Dieses Sicherungselement kann in einfachster Weise ein Sicherungsring
sein, der in einer umlaufenden Nut am ersten außenverzahnten
Längenabschnitt benachbart zum zweiten Längenabschnitt gehalten ist (Anspruch
7). Während es ausreichend ist, dass der Außendurchmesser dieses
Sicherungselements, insbesondere eines Sicherungsrings, größer ist als der
Kopfdurchmesser der Innenverzahnung, wird es nach Anspruch 6 als vorteilhaft
angesehen, dass der Außendurchmesser des Sicherungselements größer ist
als der Kopfkreisdurchmesser der Außenverzahnung. Bei dieser Konfiguration
braucht die das Sicherungselement halternde Nut lediglich in die
Außenverzahnung eingebracht werden, was mit einem sehr geringen
Zerspanungsvolumen möglich ist.
Gegenstand des Anspruchs 8 ist, dass der Steckschlüsseleinsatz in Einsteckrichtung
von einer Durchgangsöffnung durchsetzt ist. Diese Durchgangsöffnung,
die insbesondere eine Bohrung ist, dient zur Aufnahme von
langen Gewindebolzen, wie sie beispielsweise im industriellen, sanitären oder
automotiven Bereich häufiger vorkommen. Die Steckschlüsseleinsätze können
beispielsweise auch als Gewindeschneidwerkzeuge konfiguriert sein, wobei der
mit einem Gewinde versehene Bolzen mit fortschreitendem Schneidvorgang die
Durchgangsöffnung in Einsteckrichtung durchsetzt.
Die Außenverzahnung weist etwa auf halber Länge eine sich über den gesamten
Umfang erstreckende Kerbe auf (Anspruch 9). Diese Kerbe dient zur
Lageorientierung des Steckschlüsseleinsatzes in der Aufnahme der Handhabe,
so dass der Steckschlüsseleinsatz nicht von sich aus aus der Handhabe heraus
fallen kann.
In der Ausführungsform des Anspruchs 10 ist der zweite Längenabschnitt mit
einem Innensechskantprofil versehen. Das Innensechskantprofil kann als
einfaches oder doppeltes Innensechskantprofil ausgeführt sein. Selbstverständlich
kann der zweite Längenabschnitt oder ein sich hieran anschließender
dritter Längenabschnitt eine beliebige Profilierung und Konturierung aufweisen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in schematischen Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
- Figuren
1 bis 3
- in der Untersicht, in der teilweise geschnittenen Seitenansicht und
in der Draufsicht einen Steckschlüsseleinsatz;
- Figur 4
- eine vereinfachte Darstellung einer innenverzahnten Aufnahme;
- Figur 5
- den um 90° geschwenkten Steckschlüsseleinsatz gemäß der
Figur 2 während der Bearbeitung mit einem Scheibenfräser und
- Figur 6
- in der Darstellungsform der Figur 5 eine weitere Ausführungsform
eines Steckschlüsseleinsatzes mit einem Anschlag.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen einen Steckschlüsseleinsatz 1 für eine nicht näher
dargestellte Handhabe. Der Steckschlüsseleinsatz 1 umfasst einen ersten
außenverzahnten Längenabschnitt 2, an den sich ein zweiter Längenabschnitt
3 anschließt. Die Außenverzahnung 4 am ersten Längenabschnitt 2 ist
bezogen auf die Längsachse LA des Steckschlüsseleinsatzes 1 gerade
ausgeführt und umfasst in diesem Ausführungsbeispiel 24 Zähne. Vorzugsweise
weist die Außenverzahnung 4 zwischen 20 und 40 Zähne auf. Die
Außenverzahnung 4 ist an eine Innenverzahnung 5 einer in Figur 4 schematisch
dargestellten Aufnahme 6 angepasst. Die Aufnahme 6 ist Bestandteil
einer Handhabe, insbesondere eines Knarrads eines Ratschenschlüssels. Die
Aufnahme 6 durchsetzt die Handhabe in ihrer gesamten Dicke, so dass ein
Steckschlüsseleinsatz 1 ohne besonders vorgesehenen Anschlag vollständig
durch die Aufnahme 6 hindurch gesteckt werden könnte.
Die Aufnahme 6 ist so konfiguriert, dass die Innenverzahnung 5 und die
Außenverzahnung 4 ineinander greifen, während der zweite Längenabschnitt 3
aus der Aufnahme 6 heraus ragt. Der zweite Längenabschnitt 3 ist über einen
gerundeten Übergang 7 an den ersten Längenabschnitt 2 einstückig
angeschlossen. Der Außendurchmesser D des zweiten Längenabschnitts 3 ist
kleiner als der Außendurchmesser D1 des ersten Längenabschnitts 2. Der
Außendurchmesser D1 ist hierbei gleich dem Kopfkreisdurchmesser der
Außenverzahnung 4.
Der Außendurchmesser D1 ist allerdings nicht über die gesamte Längserstreckung
des ersten Längenabschnitts 2 konstant. Zunächst ist auf dem dem
zweiten Längenabschnitt 3 abgewandten Ende 8 des ersten Längenabschnitts
2 eine Fase 9 zwischen der Stirnfläche 10 und der Außenverzahnung 4
vorhanden. Die Fase 9 erleichtert das Einstecken des Steckschlüsseleinsatzes
1 in die Aufnahme 6, die zu diesem Zweck ebenfalls mit einer Fase versehen
sein kann. An die Fase 9 schließt sich ein erster Bereich der Außenverzahnung
4 an mit konstantem Außendurchmesser D1. In unmittelbarer Nachbarschaft
zum zweiten Längenabschnitt 3 nimmt der Außendurchmesser D1 der
Außenverzahnung 4 auf den Außendurchmesser D1' zu. Ebenso ist der
Fußkreisdurchmesser D2' der Außenverzahnung 4 vergrößert (Figur 1). Die
Vergrößerung des Fußkreisdurchmessers D2, D2' ist dabei so bemessen, dass
die Außenverzahnung 4 des Steckschlüsseleinsatzes 1 nicht vollständig durch
die Aufnahme 6 durchschiebbar ist. Vielmehr ist der Fußkreisdurchmesser D2'
größer als der Kopfkreisdurchmesser D3 der Innenverzahnung 5 der Aufnahme
6 (Figur 4). Dadurch ist in unmittelbarer Nachbarschaft zum zweiten
Längenabschnitt 3 ein Anschlag 11 an der Außenverzahnung 4 des ersten
Längenabschnitts 2 vorhanden, mit welchem der erste Längenabschnitt 2 an
der Aufnahme 6 in Einsteckrichtung ER lagefixierbar ist. Gleichzeitig kann der
Anschlag 11 auch dadurch realisiert sein, dass der Außendurchmesser D1' im
Bereich des Anschlags 11 größer ist als der Fußkreisdurchmesser D4 der
Innenverzahnung 5.
Figur 5 zeigt, wie die zuvor beschriebene Aufnahme 11 besonders einfach
herstellbar ist. Ein strichpunktiert angedeuteter Abwälzfräser 12 wird zur Fertigung
der Außenverzahnung 4 in die entgegengesetzt zur Einschubrichtung
ER gerichtete Vorschubrichtung VR relativ zum Steckschlüsseleinsatz 1 bewegt.
Der Abwälzfräser 12 wird allerdings nur so weit über den ersten Längenabschnitt
2 geführt, dass er in seiner Endposition noch im spanenden
Eingriff mit dem ersten Längenabschnitt 2 steht. Die zwischen der in die
Bildebene hinein ragende Drehachse DA des Abwälzfräsers 12 und der
Längsachse LA des Steckschlüsseleinsatzes 1 gedachte Senkrechte S wandert
beim Fräsvorgang dabei von der Stirnfläche 10 des ersten Längenabschnitts 2
bis kurz vor den Beginn des Übergangs 7 zum zweiten Längenabschnitt 3.
Dadurch bleibt ein Anschlag 11 in Form eines Anschnitts über den Winkel α
des Abwälzfräsers 12 stehen.
Die Ausführungsform der Figur 6 unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen
dadurch, dass ein Steckschlüsseleinsatz 1a mit einem in einer Nut 13
gehaltenen Sicherungsring 14 versehen ist. Der Sicherungsring 14 fungiert als
Anschlag 15 und ist an der Außenverzahnung 4 benachbart zum zweiten
Längenabschnitt 3 angeordnet. Er ist dem Steckschlüsseleinsatz 1a lösbar
zugeordnet.
Bei allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist auf dem der Außenverzahnung
4 abgewandten Ende 16 des zweiten Längenabschnitts 3 ein
Innensechskantprofil 17 ausgebildet. An das Innensechskantprofil 17 erstreckt
sich in Richtung zu dem anderen Ende 8 des Steckschlüsseleinsatzes 1, 1a
eine Durchgangsöffnung 18.
Ebenfalls ist bei allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf dem
Außenumfang der Außenverzahnung 4 eine sich über den gesamten Umfang
erstreckende Kerbe 19 platziert, die mit einem nicht näher dargestellten
Federring innerhalb der Aufnahme 6 form- und kraftschlüssig zusammenwirkt
und den Steckschlüsseleinsatz 1 in der Aufnahme 6 lageorientiert.
Bezugszeichenaufstellung
- 1 -
- Steckschlüsseleinsatz
- 1a -
- Steckschlüssel
- 2 -
- erster Längenabschnitt
- 3 -
- zweiter Längenabschnitt
- 4 -
- Außenverzahnung v. 2
- 5 -
- Innenverzahnung v. 6
- 6 -
- Aufnahme
- 7 -
- Übergang
- 8 -
- Ende v. 1
- 9 -
- Phase
- 10 -
- Stirnfläche v. 1
- 11 -
- Anschlag
- 12 -
- Abwälzfräser
- 13-
- Nut in 4
- 14 -
- Sicherungsring
- 15-
- Anschlag
- 16 -
- Ende v. 3
- 17 -
- Innensechskantprofil in 16
- 18 -
- Durchgangsöffnung
- 19 -
- Kerbe
- D -
- Außendurchmesser v. 3
- D1 -
- Außendurchmesser v. 4
- D1' -
- Außendurchmesser v. 4
- D2 -
- Fußkreisdurchmesser v. 4
- D2' -
- Fußkreisdurchmesser v. 4
- D3 -
- Kopfkreisdurchmesser v. 5
- D4 -
- Fußkreisdurchmesser v. 5
- DA -
- Drehachse v. 12
- ER -
- Einsteckrichtung v. 1, 1a
- LA -
- Längsachse v. 1, 1a
- S -
- Senkrechte zw. DA u. LA
- VR -
- Vorschubrichtung
- α -
- Winkel