EP2269772A2

EP2269772A2 - Ratschenschlüssel mit Drehmomentverstärkung

Info

Publication number: EP2269772A2
Application number: EP10165940A
Authority: EP
Inventors: Josef Bättig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2010-06-15
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2030-06-15
Also published as: EP2269772B1; EP2269772A3; CH701403A1

Abstract

Der Ratschenschlüssel mit Drehmomentverstärkung beinhaltet ein Gehäuse, am Gehäuse von aussen zugängliche Drehmomentaufnahmemittel (32) zur Aufnahme eines Antriebsdrehmomentes, am Gehäuse von aussen zugängliche Drehmomentabgabemittel (2) zur Abgabe eines Abtriebsdrehmomentes, das grösser ist als das Antriebsdrehmoment, und im Gehäuse untergebrachte Verbindungsmittel (30, 36, 20, 44, 4, 1) zum Herstellen einer Wirkverbindung zwischen den Drehmomentaufnahmemitteln (32) und den Drehmomentabgabemitteln (2) sowie zur Verstärkung des Antriebsdrehmomentes in das Abtriebsdrehmoment. Die Verbindungsmittel (30, 36, 20, 44, 4, 1) beinhalten einen Abtriebshebel (20, 25), ein mit den Drehmomentabgabemitteln (2) wirkverbundenes Abtriebsrad (1) sowie einen zwischen dem Abtriebshebel (20, 25) und dem Abtriebsrad (1) wirkenden Ratschenmechanismus (44, 4). Die Drehmomentaufnahmemittel (32), die Drehmomentabgabemittel (2) und die Verbindungsmittel (30, 36, 20, 44, 4, 1) sind im Wesentlichen flächensymmetrisch bezüglich einer gemeinsamen Symmetrieebene. Dadurch wird der Ratschenschlüssel gleichmässig belastet, so dass selbst bei sehr hohen Drehmomenten keine Überbelastungen und Deformationen auftreten.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der manuell betätigbaren Werkzeuge und betrifft einen Ratschenschlüssel oder Ratschenschrauber mit einer Drehmomentverstärkung gemäss dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.

Stand der Technik

In der DE-2643552 A1 wird ein Ratschenschlüssel für hohe Drehmomente mit zwei parallelen Seitenplatten sowie einem Ratschenrad und einer zugehörigen Klinke beschrieben. Das Werkzeug wird über tangential eingeleitete Zug- und Druckkräfte, welche direkt auf eine in parallelen Seitenplatten drehbar gelagerte Klinke einwirken, betätigt. Das Werkzeug weist weder eine Drehmomentübersetzung noch eine Rückdrehsicherung auf. Die Klinke weist zwar mehrere Zähne auf, um die hohen Tangentialkräfte aufzuteilen. Aufgrund der elastischen Deformation der Zähne sowie der ganzen Klinke wird die Last jedoch sehr unterschiedlich auf die einzelnen Zähne verteilt. Bei mehr als drei Zähnen können diese Deformationen sogar dazu führen, dass einzelne Zähne gar nicht mehr tragen.
Die US-5953966 A offenbart einen Ratschenschlüssel mit einer Drehmomentübersetzung. Das Werkzeug weist zwei Halbschalen mit integrieren Seitenwänden und mit je einer Öffnung für den Antrieb (Vierkant-Steckschlüssel) und den Abtrieb (Sechskant) zum Drehen von Muttern oder Schraubenbolzen auf. Die Drehmomentübersetzung erfolgt über einen kurzen Schwenkhebel auf der Antriebsseite, welcher mittels eines Gleitstifts auf einen längeren abtriebsseitigen Schwenkhebel einwirkt. Der Gleitstift weist zwei Schlüsselflächen auf und ist in einem Langloch des Antriebshebels geführt. Der abtriebsseitige Schwenkhebel ist mit einer mehrzahnigen Klinke ausgerüstet und wird zudem in einem bogenförmigen, konzentrisch zum Abtrieb verlaufenden Steg geführt. Dieser Ratschenschlüssel hat die folgenden Nachteile:

Die Linearführung der Klinke neigt zum Verkanten bzw. Verklemmen
Mehr als zwei Zähne pro Klinke haben eine zu unterschiedliche Lastverteilung zur Folge.
Hohe Biegebeanspruchung des Antriebshebels infolge des Langlochs
Die Gleitstiftverbindung mit metallischem Kontakt führt zu grosser Reibung und hohem Verschleiss.
Aufwändige und teure Herstellung der beiden Halbschalen.
Keine Rückdrehsicherung vorhanden.
Die Antriebsdrehrichtung ist entgegengesetzt zur Abtriebs-Drehrichtung. Dies ist sehr unangenehm, weil man intuitiv den Antrieb in dieselbe Drehrichtung betätigen möchte wie das anzuziehende oder zu lösende Befestigungsmittel.

In der US-3564953 A wird ein flacher Ratschenschrauber mit einer Drehmomentübersetzung beschrieben. Das Werkzeug weist analog zu demjenigen der US-5953966 A zwei Halbschalen mit integrierten Seitenwänden und je einer Öffnung für den Antrieb (Vierkant-Steckschlüssel) und den Abtrieb (Vierkant) zum Drehen von Muttern oder Schraubenbolzen auf. Der Antrieb erfolgt bei diesem Ratschenschrauber in einer kontinuierlichen Drehbewegung, und die Drehmomentverstärkung erfolgt mittels Zahnradübersetzung und einem Exzenternocken, der auf einen Abtriebshebelarm einwirkt. Der Abtriebshebelarm umschliesst an seinem anderen Ende ein Ratschenrad, welches in seinem Zentrum eine entsprechende Werkzeug- Aufnahmeöffnung aufweist. Die oszillierende Schwenkbewegung dieses Abtriebshebelarms wird mittels einer Ratsche, welche mit dem Hebel mitdreht, und einer Klinke, welche sich am Gehäuse abstützt, in eine schrittweise und gleichgerichtete Drehbewegung des Ratschenrades umgewandelt. Dieser Ratschenschrauber hat die folgenden Nachteile:

Sehr aufwändige und teure Lösung mit Zahnradpaar und Nockenwelle.
Hohe Bauweise infolge der Zahnrad- und Exzenternocken-Übersetzung.
Hohe Flächenpressungen beim Nocken-Rollenkontakt.
Aufwändige und teure Herstellung der beiden Halbschalen.

Die EP-0027183 B1 beschreibt einen Schraubenschlüssel, bei dem ein Abtriebshebel mit integriertem Drehzapfen und Schlüsselnuss drehbar in einem Stützfuss gelagert ist. Ebenfalls im Stützfuss ist seitlich versetzt ein Antriebshebel gelagert, welcher mit einer Verbindungslasche eine Hebelübersetzung vom Antriebshebel auf den Abtriebshebel bewirkt. Als zusätzliche Möglichkeit wird ein im Abtriebshebel integrierter Freilauf, der auf eine koaxial angeordnete Schlüsselnusshülse einwirkt und das freie Zurückdrehen des Abtriebshebels ermöglichen soll, angegeben. Dieser Schraubenschlüssel hat die folgenden Nachteile:

Asymmetrische Belastungen durch "fliegende" Lagerungen.
Keine Rückdrehsicherung vorhanden.
Freiläufe sind für eine hohe und drehsteife Drehmomentübertragung ungeeignet.

Kurze Darstellung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zumindest einige der beim Stand der Technik festgestellten Nachteile zu vermeiden. Insbesondere soll der erfindungsgemässe Ratschenschlüssel für sehr hohe Drehmomente geeignet sein, ohne dass Überbelastungen und Deformationen auftreten. Sein Aufbau soll einfach und seine Herstellung kostengünstig sein. Die Betätigungsrichtung des Antriebshebels und die Drehrichtung des Abtriebsrades sollen identisch sein, Der Ratschenschlüssel soll eine Rückdrehsicherung aufweisen.
Diese und andere Aufgaben werden durch den in Anspruch 1 definierten Ratschenschlüssel oder Ratschenschrauber gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Dementsprechend beinhaltet der erfindungsgemässe Ratschenschlüssel mit DrehMomentverstärkung ein Gehäuse, am Gehäuse von aussen zugängliche Drehmomentaufnahmemittel zur Aufnahme eines Antriebsdrehmomentes, am Gehäuse von aussen zugängliche Drehmomentabgabemittel zur Abgabe eines Abtriebsdrehmomentes, das grösser ist als das Antriebsdrehmoment, und im Gehäuse untergebrachte Verbindungsmittel zum Herstellen einer Wirkverbindung zwischen den Drehmomentaufnahmemitteln und den Drehmomentabgabemitteln sowie zur Verstärkung des Antriebsdrehmomentes in das Abtriebsdrehmoment. Die Verbindungsmittel beinhalten einen Abtriebshebel, ein mit den Drehmomentabgabemitteln wirkverbundenes Abtriebsrad sowie einen zwischen dem Abtriebshebel und dem Abtriebsrad wirkenden Ratschenmechanismus.
Die Drehmomentaufnahmemittel, die Drehmomentabgabemittel und die Verbindungsmittel sind im Wesentlichen flächensymmetrisch bezüglich einer gemeinsamen Symmetrieebene. Das Gehäuse ist vorzugsweise von zwei zur Symmetrieebene parallelen, vorzugsweise ebenfalls bezüglich der Symmetrieebene symmetrischen Gehäuseplatten abgeschlossen, welche durch mindestens ein Gehäusedistanzstück voneinander beabstandet und mit diesem formschlüssig verbunden sind. Der Abtriebshebel beinhaltet vorzugsweise zwei zur Symmetrieebene parallele vorzugsweise ebenfalls bezüglich der Symmetrieebene symmetrische Hebelplatten, welche durch mindestens ein Hebeldistanzstück voneinander beabstandet und mit diesem formschlüssig verbunden sind. Die Gehäuseplatten das mindestens eine Gehäusedistanzstück, die Hebelplatten sowie das mindestens eine Hebeldistanzstück sind im Wesentlichen ebene Platten, die formschlüssig. vorzugsweise mittels zylindrischer Stifte, miteinander verbunden sind und vorzugsweise aus Metall bestehen.
Gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung beinhaltet der Ratschenmechanismus mindestens zwei Ratschenelemente, die jeweils unabhängig voneinander um eine eigene Ratschenachse schwenkbar und zum Einrasten in eine entsprechende Zahnung des Abtriebsrades eingerichtet sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beinhaltet der Ratschenschlüssel einen zwischen dem Gehäuse und dem Abtriebsrad wirkenden Rückdrehsicherungsmechanismus. Der Rückdrehsicherungsmechanismus stellt sicher, dass die Bewegung des Abtriebsrades gleichgerichtet ist, d. h. immer nur in eine Richtung, wenn auch schrittweise, erfolgen kann. Der Rückdrehsicherungsmechanismus beinhaltet vorzugsweise mindestens zwei Klinkenelemente, die jeweils unabhängig voneinander um eine eigene Klinkenachse schwenkbar und zum Einrasten in eine entsprechende Zahnung des Abtriebsrades eingerichtet sind. Die Ratschen- und Klinkenelemente können aus ebenen Platten gefertigt werden und sind vorzugsweise identisch. Sie können durch Wasserstrahlschneiden, Präzisionsgiessen, Präzisionsschmieden oder Sintern hergestellt werden, z. B. aus hochfestem Vergütungsstahl oder aus Werkzeugstahl.
Mindestens zwei Ratschenelemente und/oder mindestens zwei Klinkenelemente können zur gegenseitigen Übertragung von Kräften und/oder Drehmomenten durch direkten gegenseitigen mechanischen Kontakt eingerichtet sein. Mindestens eines der Ratschenelemente und/oder mindestens eines der Klinkenelemente können von einem Federelement gegen das Abtriebsrad gedrückt werden. Vorzugsweise wird eine aus mindestens zwei Ratschenelementen und/oder mindestens zwei Klinkenelementen bestehende Gruppe von einem gemeinsamen Federelement gegen das Abtriebsrad gedrückt. Das gemeinsame Federelement drückt auf ein erstes der Ratschenelemente, und jedes der übrigen Ratschenelemente der Gruppe wird, gleichsam durch einen Domino-Effekt, vom jeweils vorangehenden betätigt. Es ist vorteilhaft, zu diesem Zweck eine Blattfeder einzusetzen. Selbstverständlich könnten auch andere Federelemente wie beispielsweise Spiral-Druckfedern oder Elastomer-Formstücke verwendet werden. Die Blattfeder ist vorzugsweise einteilig und zweilagig ausgeführt.
Ein Gehäusedistanzstück kann als Lager für die mindestens zwei Klinkenelemente dienen. Ein Hebeldistanzstück kann als Lager für die mindestens zwei Ratschenelemente dienen. Die Distanzstücke sind vorzugsweise einteilig, können aber auch aus zwei oder mehreren dünneren, aufeinander gestapelten Platten aufgebaut sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Drehmomentaufnahmemittel und/oder die Drehmomentabgabemittel jeweils ein Formelement zur Aufnahme einer Welle auf. Die Verbindungsmittel sind derart gestaltet, dass das Antriebsdrehmoment und das Abtriebsdrehmoment gleich gerichtet, d. h. mittels Schwenkbewegungen beim Antrieb wird eine gleichgerichtete Abtriebs-Drehbewegung erzeugt. Die Bedienungsperson möchte intuitiv beim Antrieb in dieselbe Richtung ziehen, in welche das Befestigungselement gedreht werden soll.
Durch die vollkommene Symmetrie wird der Ratschenschlüssel gleichmässig belastet. so dass unerwünschte Biege- bzw. Torsionsbelastungen entfallen. Zudem kann für eine Drehrichtungsumkehr der Ratschenschlüssel einfach gewendet werden. Der Ratschenschlüssel zeichnet sich durch einen besonders einfachen Aufbau und eine kostengünstige Herstellung aus. Die plattenförmigen Elemente lassen sich einfach und sehr genau beispielsweise durch Laser- oder Wasserstrahlschneiden herstellen. Die ganze Kraftübertragung zwischen den Ratschen und dem Hebeldistanzstück bzw. zwischen den Klinken und dem Gehäuse erfolgt formschlüssig über die zylindrischen Stifte. Zusätzlich oder alternativ könnten die Platten und die Distanzstücke vorzugsweise nur auf einer Seite stoffschlüssig, beispielsweise durch Löten miteinander verbunden sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen detailiert erläutert. Hierbei zeigen:

Figur 1: eine Ansicht auf eine erste Ausführungsform des erfindungsgemässen Ratschenschlüssels,
Figur 2: eine Seitenansicht des Ratschenschlüssels gemäss Figur 1 ohne Abdeckband,
Figur 3: eine Draufsicht des Ratschenschlüssels gemäss Figur 1 mit Abdeckband,
Figur 4: eine Ansicht auf den Ratschenschlüssel gemäss Figur 1 ohne vordere Gehäuse-platte,
Figur 5: eine Ansicht auf den Ratschenschlüssel gemäss Figur 4 ohne vorderes Ratschenblech,
Figur 6: einen Schnitt entlang dem Linienzug A-A in Figur 5,
Figur 7: eine Ansicht auf den Ratschenschlüssel gemäss Figur 5 in der Endposition des Antriebs,
Figur 8: einen Schnitt entlang dem Linienzug B-B in Figur 7,
Figur 9: eine Ansicht auf eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen Ratschenschlüssels ohne vordere Gehäuseplatte,
Figur 10: einen Ausschnitt im Bereich der Klinken einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemässen Ratschenschlüssels,
Figur 11: eine Ausschnitt im Bereich der Klinken einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemässen Ratschenschlüssels,
Figur 12: eine Ausschnitt im Bereich der Klinken einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemässen Ratschenschlüssels,
Figur 13: eine Ausschnitt im Bereich der Klinken einer sechsten Ausführungsform des erfindungsgemässen Ratschenschlüssels,
Figur 14: eine Ausschnitt im Bereich der Klinken einer siebten Ausführungsform des erfindungsgemässen Ratschenschlüssels,
Figur 15: einen Schnitt entlang dem Linienzug C-C in Figur 14,
Figur 16: einen Schnitt entlang dem Linienzug C-C in Figur 14 in einer zweiten Ausführungsvariante im Bereich der Klinke bzw. Ratschenlagerung,
Figur 17: eine Ansicht auf die erste Ausführungsform des erfindungsgemässen Ratschenschlüssel entsprechend Figur 1 beim Einsatz in einer Flanschverschraubung,
Figur 18: eine Draufsicht auf den Ratschenschlüssel gemäss Figur 17 beim Einsatz in einer Flanschverschraubung und
Figur 19: eine Ansicht auf die zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen Ratschenschlüssels entsprechend Figur 9 beim Einsatz in einer Flanschverschraubung.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Die Figur 1 zeigt eine Ansicht des Ratschenschlüssels mit Drehmomentverstärkung, die Figuren 2 und 3 die entsprechenden Seiten- bzw. Draufsichten. Zwei identische Gehäuseplatten 7 schliessen ein Ratschenschlüsselgehäuse nach oben und unten ab. Sie weisen Lagerbohrungen 8 und 9 auf, in welchen ein Abtriebsrad oder Ratschenrad 1 mit zwei Lagerzapfen 3 (siehe Figur 6) und ein Antriebshebel 30 mit zwei Lagerzapfen 31 gelagert ist. Die beiden Gehäuseplatten 7 werden mittels Schrauben 51, welche in entsprechende Gewindebohrungen 16 eines Distanzbleches 12 bzw. in einem Distanzstück 17 (siehe Figur 4) eingreifen, befestigt. Die Schrauben 51 sind vorzugsweise Senkschrauben, welche in entsprechenden Ansenkungen 11 eingelassen sind. Als zusätzliche Sicherheit wird das Abtriebsrad 1 mittels zweier Sicherungsringe 6 axial fixiert. Ein Abdeckband 50, welches vorzugsweise aus Federstahlband gefertigt ist, deckt die seitlichen Öffnungen zwischen den beiden Gehäuseplatten 7 vollständig ab, so dass der Mechanismus vor Verschmutzung und Beschädigung durch Fremdpartikel geschützt ist.
Die Figur 4 zeigt den Ratschenschlüssel gemäss Figur 1 ohne vordere Gehäuseplatte 7. In dieser Darstellung wird die Drehmomentübersetzung verdeutlicht. Der Antriebshebel 30 weist ein Formelement 32, vorzugsweise einen genormten Innenvierkant, auf, in welchem ein handelsübliches Werkzeug angesetzt werden kann. Der Antriebshebel 30 wirkt über seine kleine Antriebshebellänge 56 mittels eines Pleuels 36 auf zwei symmetrisch angeordnete, als Abtriebshebel wirkende Ratschenbleche 20 (siehe auch Figur 6) mit einer grossen Abtriebshebellänge 57. Das Hebelverhältnis. d. h. das Verhältnis der Antriebshebellänge 56 zur Abtriebshebellänge 57, sollte auf jeden Fall kleiner als eins sein, so dass eine entsprechende Drehmomentübersetzung erfolgt. Es liegt z. B. zwischen 1:1.5 und 1:20, vorzugsweise zwischen 1:2 und 1:10 und beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel ca. 1:5.
In der Figur 5 ist zusätzlich das obere Ratschenblech 20 entfernt. In dieser Darstellung sowie durch die Figuren 6 und 8 wird die Positionierung der beiden Gehäuseplatten 7 und der beiden Ratschenbleche 20 mittels Zylinderstifte 48 bzw. 49 verdeutlicht.
Die Zylinderstifte 48, 49 sind vorzugsweise aus gehärtetem Stahl gefertigt und kraftschlüssig in Bohrungen 15 bzw. 28 der Distanzstücke 12, 17 und 25 verbunden. Die Zylinderstifte 48, 49 ragen beidseitig aus den Distanzstücken 12, 17 und 25 hervor und greifen in korrespondierende Bohrungen 10, 23 der Gehäuseplatten 7 bzw. der Ratschenbleche 20 ein.
Wie Figur 8 verdeutlicht, ist der Antriebshebel 30 symmetrisch ausgeführt und weist nebst der beiden Lagerzapfen 31 zwei Seitenwangen 35 auf, in welchen ein erster Pleuellagerbolzen 38 kraftschlüssig eingepresst ist. Auf dieselbe Art wird ein zweiter, vorzugsweise identischer Pleuellagerbolzen 38 in einer Bohrung 22 der Ratschenbleche 20 kraftschlüssig befestigt. Zwecks Minimierung der Reibung laufen die beiden Pleuelbolzen 38 in speziellen Gleitlagerbüchsen 37, welche kraftschlüssig im Pleuel 36 eingelassen sind. Die Pleuellagerbüchsen 37 sind vorzugsweise handelsübliche Lagerbüchsen, welche beispielsweise aus verschleissbeständigem Kunststoff (z. B. PTFE, PI) und/oder aus Sintermetall gefertigt sind.
Die Figur 5 zeigt den Ratschenmechanismus in der Anfangsposition des Antriebshebels 30. Dabei ist eine Anschlagfläche 34, welche durch Seitenwangen 35 des Antriebshebels 30 gebildet wird, mit einem Anschlag 18 des Distanzbleches 12 in Kontakt. Die Figur 5 zeigt zudem zwei Klinken 40 mit ihren Zähnen 41 im Eingriff mit einer Zahnung 4 des Abtriebsrades 1, während sich zwei Ratschen 44 noch ausserhalb der Zahnung 4 des Abtriebsrades 1 befinden.
Sowohl die beiden Klinken 40 als auch die beiden Ratschen 44 werden je durch eine Blattfeder 43 bzw. 47 gegen das Abtriebsrad 1 gedrückt. Die Blattfedern 43 bzw. 47 sind in keulenförmigen Schlitzen 14 bzw. 27 der Distanzstücke 12 bzw. 25 formschlüssig verankert und sind aus einer oder mehreren Blechlagen gefertigt.
Die Betätigungskraft auf die nicht mit der Blattfeder 43 bzw. 47 beaufschlagte Klinke 40 bzw. Ratsche 44 erfolgt durch direkten, unmittelbaren Kontakt zwischen den bei den Klinken 40 bzw. Ratschen 44. Durch diese Paketbildung der Klinken 40 bzw. Ratschen 44 ohne zusätzliche Zwischenelemente und die Betätigung mit nur einem Federelement 43 bzw. 47 lässt sich eine besonders Platz sparende und zuverlässige Lösung realisieren.
Aufgrund der extrem hohen Kräfte ist es notwendig, die Reaktionskraft der Zahnung 4 des Abtriebsrades 1 auf mehrere Zähne 41 bzw. 45 des Abtriebsrades 1 zu verteilen. Es ist besonders vorteilhaft, mehrere Klinken 40 bzw. Ratschen 44 einzusetzen, weil dann die Last gleichmässig auf die Zahnung 4, genauer gesagt auf die Zähne 41 bzw. 45 verteilt wird. Eine einzelne Klinke 40 bzw. Ratsche 44 sollte dabei einen Winkel von maximal 25° der Zahnung 4 des Abtriebsrades 1 überdecken; der Winkel liegt z. B. zwischen 3° und 25° und vorzugsweise zwischen 10° und 20°. Dadurch wird einerseits der Einschwenkvorgang in die Zahnung 4 erleichtert und andererseits ein Abrutschen der Klinken 40 bzw. Ratschen 44 verhindert.
Die beiden Klinken 40 sind mit ihren Lagerzapfen 42 drehbar in Bohrungen 13 des Distanzbleches 12, die beiden Ratschen 44 mit ihren Lagerzapfen 46 drehbar in Bohrungen 26 des Distanzstück 25 gelagert. Die Lagerbohrungen 13 und 26 sind als zylinderförmige Aussparungen mit einer seitlichen Öffnung gestaltet, wobei der Überdeckungswinkel mit dem Klinken- bzw. Ratschen-Lagerzapfen 42, 46 mehr als 190° beträgt. Dies hat den Vorteil, dass die Klinken 40 bzw. Ratschen 44 auf einfache Weise formschlüssig aber drehbar mit den zugehörigen Distanzstücken 12 bzw. 25 verbunden sind.
Ein Schnitt entlang dem Linienzug A-A von Figur 5 ist in der Figur 6 dargestellt. Gemäss der Erfindung ist der Ratschenschlüssel im Wesentlichen flächensymmetrisch bezüglich einer gemeinsamen Symmetrieebene S, die parallel zu den Gehäuseplatten 7 und den Ratschenblechen 20 liegt.
In der Figur 7 ist der Antriebshebel 30 in seiner Endposition dargestellt. Diese Position wird durch eine Anschlagfläche 19 des Distanzstücks 17 und eine Abstütznase 39 am Pleuel 36 definiert. Im Gegensatz zur Figur 5 sind hier die beiden Ratschen 44 mit ihren Zähnen 45 im Eingriff mit der Zahnung 4 des Abtriebsrades 1, während sich die beiden Klinken 40 noch ausserhalb der Zahnung 4 befinden.
Durch die alternierende Schwenkbewegung 58 (siehe Figur 4) des Antriebshebels 30 und dem alternierenden Einrasten der Klinken 40 bzw. Ratschen 44 in der Zahnung 4 wird eine gleichgerichtete und schrittweise Drehbewegung 59 des Abtriebsrades 1 erzeugt.
Die Figur 8 zeigt einen Schnitt entlang dem Linienzug B-B von Figur 7. Auch hier ist die Flächensymmetrie des erfindungsgemässen Ratschenschlüssels bezüglich der Symmetrieebene S gut sichtbar.
Die Figur 9 zeigt eine Ansicht auf eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen Ratschenschlüssels ohne vordere Gehäuseplatte. Gemäss dieser zweiten Ausführungsform ist ein Verlängerungsarm 55 form- oder stoffschlüssig mit dem Antriebshebel 30 verbunden; ansonsten ist sie analog zur ersten Ausführungsform von Figur 1. Die zweite Ausführungsform hat dann Vorteile, wenn die Platzverhältnisse das Ansetzen eines handelsüblichen Stechschlüssels beim Innenvierkant 32 nicht zulassen.
Die Figuren 10 bis 13 zeigen weitere Ausführungsformen von Klinken 40, 140 und deren Betätigung mittels eines Federelementes 143. Die Ratschen 44 (siehe Figuren 5, 7) können in analoger Weise ausgestaltet werden. Das Federelement 143 kann aus einem Metall, alternativ aber auch aus einem anderen Material, beispielsweise aus einem Kunststoff oder einem Elastomer-Voll- oder Hohlprofil (nicht dargestellt) hergestellt werden.
In der Figur 10 wird anstelle einer Blattfeder 43 (siehe Figuren 5, 7) eine konische Spiralfeder 143 verwendet, welche in einer Ausnehmung 114 des Distanzstückes 12 eingelassen ist.
Die Figur 11 zeigt ein Klinkenpaar 40, 140, bei welchem eine erste Klinke 40 zwei Zähne 41 und eine zweite Klinke 140 drei Zähne 141 aufweisen.
Die Ausführungsform von Figur 12 hat drei identische Klinken 40, welche mittels einer zweilagigen Blattfeder 143 betätigt werden. Mit dieser Ausführungsvariante können wesentlich höhere Kräfte übertragen werden. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die zweilagige Blattfeder 143 wie dargestellt einteilig ausgeführt ist. Dadurch lässt sich die formschlüssige Verankerung in einer keulenförmigen Aussparung 144 besonders vorteilhaft gestalten. Selbstverständlich könnte die Blattfeder 143 auch aus drei oder mehr Blechlagen (ein- oder mehrteilig) ausgeführt sein, um die gewünschten Federeigenschaften zu erreichen.
Die Figur 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit fünf Ratschen 144, welche je nur einen Ratschenzahn 145 aufweisen. Diese Ausführungsform erfordert relativ lange Ratschen 144 bzw. Klinken, damit sich die gewünschte formschlüssige Verankerung in den Lagerbohrungen 126 realisieren lässt.
Eine wesentlich kompaktere Ausführungsvariante für einzahnige Klinken- und/oder Ratschenpakete ist in den Figuren 14-16 am Beispiel des Ratschenpaketes 244 illustriert. Die Abstützung der Ratschen 244 erfolgt über deren zylinderförmigen Enden 246 auf die ebenfalls zylinderförmigen Lagerbohrungen 226. Da sich bei dieser kompakten Bauweise keine formschlüssige Verbindung wie beispielsweise analog zur Figur 7 realisieren lässt, wird der Rückhalt der Ratschen 244 mittels einem beidseitig über jeder Ratsche 244 vorstehenden Stift 53 realisiert, welcher in entsprechenden Bohrungen 52' der Ratschenbleche 20 verankert ist. Beim Ausführungsbeispiel gemäss der Figur 15 ist ein langer, durchgehender Stift 53 in einer Bohrung 52 kraftschlüssig, vorzugsweise mittels einer Presssitzverbindung mit der Ratsche 244 verbunden. Bei der Variante gemäss Figur 16 werden zwei kurze Stifte 153 eingesetzt, deren eine Hälften in die Bohrungen 52' der Ratschenbleche 20 eingepresst sind und deren andere Hälften in die Rückhaltebohrung 52 der Ratsche 244 gleitend hineinragen und so ein Drehen der Ratsche 244 bei gleichzeitigem Formschluss ermöglichen.
Die Figuren 17 und 18 zeigen den erfindungsgemässe Ratschenschlüssel in einer ersten Ausführungsform entsprechend der Figur 1 beim Anziehen einer Verschraubung 61, 161, 162, 62, 162, 262 in einer Flanschverbindung 163, 164 bzw. 63, 64 mit mehreren Befestigungselementen. Zum Betätigen des Antriebshebels 30 wird ein handelsüblicher Drehmomentschlüssel 60 verwendet, mit welchen das erforderliche Antriebsmoment aufgebracht wird.
Der Ratschenschlüssel stützt sich dabei mit seinem Abstützbereich 54 an der benachbarten Mutter 162 (rechts von der anzuziehenden Mutter 62) ab, durch welche die auftretende Reaktionskraft aufgenommen wird. Im Bereich der Abstützung 54 kann auch ein zusätzlicher (nicht dargestellter) Verlängerungsarm angebracht werden, mittels welchen der Ratschenschlüssel an einem weiter entfernt liegenden festen Stützpunkt abgestützt werden kann.
Beim (nicht dargestellten) Wechseln der Drehrichtung, beispielsweise zum Lösen der Verschraubung 62, wird der Ratschenschlüssel um 180 Grad verdreht auf das Befestigungselement 62 aufgesetzt, so dass seine Gehäuseplatte 7, die beim Anziehen oben war, jetzt unten liegt. Die Betätigung des Antriebshebels 30 mit dem Drehmomentschlüssel 60, welcher nun ebenfalls auf der gegenüberliegenden Seite in den Innenvierkant 32 (siehe Figur 1) eingesetzt wird, bewirkt nun, dass sich der Anschlag 54 bei der benachbarten Mutter 262 (links von der zu lösenden Mutter 62) abstützt.
Die Figur 19 zeigt den Ratschenschlüssel mit dem integrierten Verlängerungsarm 55 gemäss Figur 9 beim bereits anlässlich der Figuren 17, 18 beschriebenen Verschraubungseinsatz.
Bei Kenntnis der Erfindung ist der Fachmann imstande, weitere Ausführungsformen abzuleiten, die ebenfalls zur vorliegenden Erfindung gehören. Diese können z. B. Kombinationen oder Abänderungen der oben beschriebenen Ausführungsformen sein.

Claims

Ratschenschlüssel mit Drehmomentverstärkung, beinhaltend ein Gehäuse (7, 12, 50), am Gehäuse (7, 12, 50) von aussen zugängliche Drehmomentaufnahmemittel (32) zur Aufnahme eines Antriebsdrehmomentes, am Gehäuse (7, 12, 50) von aussen zugängliche Drehmomentabgabemittel (2) zur Abgabe eines Abtriebsdrehmomentes, das grösser ist als das Antriebsdrehmoment, und im Gehäuse (7, 12, 50) untergebrachte Verbindungsmittel (30, 36, 20, 44, 4, 1) zum Herstellen einer Wirkverbindung zwischen den Drehmomentaufnahmemitteln (32) und den Drehmomentabgabemitteln (2) sowie zur Verstärkung des Antriebsdrehmomentes in das Abtriebsdrehmoment, welche Verbindungsmittel (30,36,20,44,4,1) einen Abtriebshebel (20, 25), ein mit den Drehmomentabgabemitteln (2) wirkverbundenes Abtriebsrad (1) sowie einen zwischen dem Abtriebshebel (20, 25) und dem Abtriebsrad (1) wirkenden Ratschenmechanismus (44, 4) beinhalten, wobei die Drehmomentaufnahmemittel (32), die Drehmomentabgabemittel (2) und die Verbindungsmittel (30, 36, 20, 44, 4, 1) im Wesentlichen flächensymmetrisch bezüglich einer gemeinsamen Symmetrieebene (S) sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7, 12, 50) von zwei zur Symmetrieebene (S) parallelen, vorzugsweise ebenfalls bezüglich der Symmetrieebene (5) symmetrischen Gehäuseplatten (7) abgeschlossen ist, welche durch mindestens ein Gehäusedistanzstück (12, 17) voneinander beabstandet und mit diesem formschlüssig verbunden sind, der Abtriebshebel (20, 25) zwei zur Symmetrieebene (S) parallele, vorzugsweise ebenfalls bezüglich der Symmetrieebene (S) symmetrische Hebelplatten (20) beinhaltet, welche durch mindestens ein Hebeldistanzstück (25) voneinander beabstandet und mit diesem formschlüssig verbunden sind, und die Gehäuseplatten (7), das mindestens eine Gehäusedistanzstück (12, 17), die Hebelplatten (20) sowie das mindestens eine Hebeldistanzstück (25) im Wesentlichen ebene Platten sind, die formschlüssig miteinander verbunden sind.
Ratschenschlüssel nach Anspruch 1, wobei der Ratschenmechanismus (44, 4) mindestens zwei Ratschenelemente (44) beinhaltet, die jeweils unabhängig voneinander um eine eigene Ratschenachse (46) schwenkbar und zum Einrasten in eine entsprechende Zahnung (4) des Abtriebsrades (1) eingerichtet sind.
Ratschenschlüssel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Ratschenschlüssel einen zwischen dem Gehäuse (7, 12, 50) und dem Abtriebsrad (1) wirkenden Rückdrehsicherungsmechanismus (40, 4) beinhaltet.
Ratschenschlüssel nach Anspruch 3, wobei der Rückdrehsicherungsmechanismus (40, 4) mindestens zwei Klinkenelemente (40) beinhaltet, die jeweils unabhängig voneinander um eine eigene Klinkenachse (42) schwenkbar und zum Einrasten in eine entsprechende Zahnung (4) des Abtriebsrades (1) eingerichtet sind.
Ratschenschlüssel nach Anspruch 2 oder Anspruch 4, wobei mindestens zwei Ratschenelemente (44) und/oder mindestens zwei Klinkenelemente (40) zur gegenseitigen Übertragung von Kräften und/oder Drehmomenten durch direkten gegenseitigen mechanischen Kontakt eingerichtet sind.
Ratschenschlüssel nach einem der Ansprüche 2, 4 oder 5, wobei mindestens eines der Ratschenelemente (44) und/oder mindestens eines der Klinkenelemente (40) von einem Federelement (47, 43) gegen das Abtriebsrad (1) gedrückt wird.
Ratschenschlüssel nach den Ansprüchen 5 und 6, wobei eine aus mindestens zwei Ratschenelementen (44) und/oder mindestens zwei Klinkenelementen (40) bestehende Gruppe von einem gemeinsamen Federelement (47, 43) gegen das Abtriebsrad (1) gedrückt wird.
Ratschenschlüssel nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Federelement (47, 43, 143, 147, 247) als ein- oder mehrlagige Blattfeder (47, 43, 143, 147, 247) oder als Spiralfeder (143) ausgebildet ist und vorzugsweise aus Metall besteht.
Ratschenschlüssel nach den Ansprüchen 4 und 8, wobei ein Gehäusedistanzstück (12) als Lager für die mindestens zwei Klinkenelemente (40) dient.
Ratschenschlüssel nach Anspruch 9 und einem der Ansprüche 6-8, wobei das eine Gehäusedistanzstück (12) gleichzeitig als Halterung und/oder Abstützung für das Federelement (43) dient.
Ratschenschlüssel nach Anspruch 2, wobei das Hebeldistanzstück (25) als Lager für die mindestens zwei Ratschenelemente (44) dient.
Ratschenschlüssel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Gehäuseplatten (7), das mindestens eine Gehausedistanzstück (12, 17), die Hebelplatten (20) und das mindestens eine Hebeldistanzstück (25) mittels zylindrischer Stifte (48, 49) miteinander verbunden sind und aus Metall bestehen.
Ratschenschlüssel nach Anspruch 9 und/oder Anspruch 11, wobei die dem Abtriebsrad abgewandten Enden der mindestens zwei Ratschenelemente (44) und/oder der mindestens zwei Klinkenelemente (40) mit Lagerzapfen (46, 42) versehen sind, die in zylindrischen Lagerbohrungen (26, 13) im jeweiligen Distanzstück (25, 12) schwenkbar gelagert sind, und wobei der Überdeckungswinkel der jeweiligen Lagerbohrung (26, 13) mit dem jeweiligen Lagerzapfen (46, 42) mehr als 190° beträgt.
Ratschenschlüssel nach einem der Ansprüche 2-13, wobei jedes der Ratschenelemente (44) und/oder der Klinkenelemente (40) einen Zahnungsbereich des Abtriebsrades (1) abdeckt, welcher 3°-25° und vorzugsweise 10°-20° beträgt.
Ratschenschlüssel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsmittel (30, 36, 20,44,4, 1) derart gestaltet sind, dass das Antriebsdrehmoment und das Abtriebsdrehmoment gleich gerichtet sind.