DE102004007066A1

DE102004007066A1 - Schraubwerkzeug

Info

Publication number: DE102004007066A1
Application number: DE102004007066A
Authority: DE
Inventors: Ottmar Karle
Original assignee: Wiha Werkzeuge GmbH
Current assignee: Wiha Werkzeuge GmbH
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2005-08-25
Also published as: CN100431799C; US7080582B2; US20050178253A1; SE0402969L; IL165955A; IL165955A0; CN1654171A; JP2005224938A; SE528799C2; SE0402969D0

Abstract

Schraubwerkzeug weist einen Antriebskörper (12) und einen um seine Achse drehbar in dem Antriebskörper (12) aufgenommenen Werkzeugschaft (10) auf. Eine Einrichtung zur Übertragung eines Drehmoments von dem Antriebskörper (12) auf den Werkzeugschaft (10) unterbricht bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzdrehmoments die Drehmoment-Übertragung. Der Werkzeugschaft (10) weist in einem in dem Antriebskörper (12) aufgenommenen Längenbereich einen Kupplungsabschnitt (16) mit unrundem Querschnitt auf. Wenigstens ein Federelement (18) liegt radial außen an dem Kupplungsabschnitt (16) an. Das Federelement (18) ist in dem Antriebskörper (12) in Bezug auf die Achse des Werkzeugschaftes (10) unverdrehbar und gegen seine Federkraft radial auslenkbar gelagert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schraubwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, Schraubwerkzeuge mit einer Drehmomentbegrenzung auszustatten. Mit einem solchen Schraubwerkzeug kann ein Drehmoment auf ein anzutreibendes Teil, z. B. eine Schraube ausgeübt werden. Überschreitet das Drehmoment ein vorgegebenes Grenzdrehmoment, z. B. das vorgeschriebene Anzugsmoment einer Schraube, so wird die Drehmoment-Übertragung unterbrochen.

Aus der DE 101 43 181 A1 ist ein Schraubendreher bekannt, bei welchem die Drehmomentbegrenzung in dem Griff untergebracht ist. Die Drehmomentbegrenzung wird durch eine Kupplung bewirkt, deren Kupplungsteile durch eine Schraubendruckfeder in Eingriff gehalten werden und bei Überschreiten des Grenzdrehmoments gegen die Kraft der Schraubenfeder ausgerückt werden. Die Kupplung und die die Kupplung beaufschlagende Schraubendruckfeder beanspruchen soviel Platz, dass diese Drehmomentbegrenzung nur bei größer volumigen Handgriffen verwendet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schraubwerkzeug zu schaffen, bei welchem die Drehmomentbegrenzung platzsparend, einfach und kostengünstig ausgebildet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Schraubwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Schraubwerkzeug ist ein Werkzeugschaft drehbar in einem Antriebskörper, z. B. dem Griff eines Handschraubwerkzeugs angeordnet. Der Werkzeugschaft weist in seinem in dem Antriebskörper aufgenommenen axialen Bereich einen Kupplungsabschnitt mit unrundem Querschnitt auf. An diesem Kupplungsabschnitt liegt ein Federelement radial an. Das Federelement ist in dem Antriebskörper unverdrehbar gehalten, kann jedoch gegen seine elastische Federkraft radial ausgelenkt werden: Liegt das Federelement an dem Kupplungsabschnitt an, so nimmt der Werkzeugschaft eine solche Drehstellung ein, dass das Federelement in dem Winkelbereich des unrunden Querschnitts des Kupplungsabschnittes anliegt, der den kleinsten Radius aufweist. Werden der Antriebskörper und der Werkzeugschaft aus dieser Stellung gegen einander verdreht, so wird aufgrund des ansteigenden Radius des unrunden Querschnittes das Federelement gegen seine Federkraft radial ausgelenkt. Bei einer Drehung des Antriebskörpers wird daher der Werkzeugschaft solange drehend mitgenommen, bis auf den Werkzeugschaft ein Gegendrehmoment wirkt, welches stark genug ist, um das Federelement gegen dessen elastische Rückstellkraft bis auf den maximalen Radius des unrunden Querschnittes auszulenken. Wird dieses Grenzdrehmoment überschritten, so hält das Federelement den Werkzeugschaft nicht mehr drehfest in dem Antriebskörper und die Drehmoment-Übertragung ist unterbrochen.

In einer besonders platzsparenden Ausführung ist das Federelement als federelastischer Ring ausgebildet, der den Kupplungsabschnitt des Werkzeugschaftes umschließt. Der Ring weist einen oder mehrere nach innen gewölbte Winkelbereiche auf, die an dem Kupplungsabschnitt anliegen. Ist der Kupplungsabschnitt mit einem Mehrkant-Querschnitt ausgebildet, so liegen die nach innen gewölbten Winkelbereiche an den Mehrkantseiten an. Bei einem Mehrkantquerschnitt, z. B. einem Sechskant-Querschnitt sind vorzugsweise nach innen gewölbte Winkelbereiche in gleichem Winkelabstand vorgesehen, so dass die Kräfte von dem Federelement auf den Werkzeugschaft symmetrisch ausgeübt werden.

Das als den Werkzeugschaft umschließender Ring ausgebildete Federelement vergrößert den Außendurchmesser des Werkzeugschaftes nur wenig, so dass eine außerordentlich platzsparende Anordnung in dem Griff eines Schraubwerkzeugs möglich ist. Die Drehmomentbegrenzung eignet sich dadurch besonders für Feinschraubendreher, z. B. auch für Schraubendreher mit einem sogenannten Schlüssel- oder Fähnchengriff. Die Eignung der Drehmomentbegrenzung für solche kleinen Schraubwerkzeuge ergibt sich dabei auch dadurch, dass die erfindungsgemäße Drehmomentbegrenzung keine hohen Grenzdrehmomente zulässt.

Besonders kostengünstig wird die Drehmomentbegrenzung, wenn das Federelement eine Kunststofffeder ist. Reicht die Federkraft einer Kunststofffeder nicht aus, so kann die Federkraft durch eine Einlage aus Federmetall verstärkt werden. Es ist auch möglich, in den Bereichen, in welchen das Federelement mit dem Kupplungsabschnitt in Berührung steht, in das Kunststoffmaterial verschleißfeste Einsätze einzubringen, um den Abrieb des Kunststoffmaterials zu vermeiden.

Vorzugsweise ist das Federelement so auf den Querschnitt des Kupplungsabschnitts abgestimmt, dass das Federelement nicht elastisch ausgelenkt wird, wenn es an dem Bereich des Umfangs des Kupplungsabschnittes mit dem kleinsten Radius anliegt. Im Ruhezustand, wenn das Schraubwerkzeug nicht benutzt wird, wird somit keine Kraft auf das Federelement ausgeübt und dieses nicht elastisch verformt. Dadurch kann eine Materialermüdung des Federelements vermieden werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn das Federelement aus Kunststoff besteht, da eine elastische Dauerbeanspruchung des Kunststoffmaterials über längere Zeiträume zu einem Kriechen des Kunststoffmaterials und damit zu einer Änderung der Form und der Federeigenschaften des Federelements führen kann.

Die Federeigenschaften des Federelements und damit das Grenzdrehmoment können durch die Form und das Material des Federelements definiert werden. Ist das Federelement als den Kupplungsabschnitt umschließender Ring ausgebildet, so kann in besonders einfacher Weise das Grenzdrehmoment durch eine unterschiedliche axiale Breite des Ringes variiert werden.

Die Drehmomentbegrenzung eignet sich für eine einfache kostengünstige Montage. Das insbesondere als Ring ausgebildete Federelement wird in ein von dem Werkzeugschaft koaxial durchsetztes Sackloch des Griffes eingesetzt, welches durch einen Griffdeckel verschlossen wird.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Axialschnitt durch ein Schraubwerkzeug und
2 eine Draufsicht auf den offenen Griff des Schraubwerkzeugs.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung anhand eines Schraubendrehers mit einem sogenannten Schlüsselgriff erläutert.
Der Schraubendreher weist einen aus Stahl gefertigten Werkzeugschaft 10 auf, dessen vorderes Ende in nicht dargestellter Weise als Arbeitsende ausgebildet ist. Das hintere Ende des Werkzeugschaftes 10 ist in einem aus Kunststoff gefertigten Griff 12 aufgenommen. Der als Schlüsselgriff ausgebildete Griff 12 hat die Form eines flachen Quergriffes mit einem Stützzapfen 14, der in axial fluchtender Verlängerung des Werkzeugschaftes 10 am hinteren Ende des Griffes 12 angeformt ist.
Das hintere Ende des Werkzeugschaftes 10 ist drehbar in einer Bohrung des Griffes 12 aufgenommen. Zumindest in diesem hinteren in dem Griff 12 aufgenommenen Endbereich ist der Werkzeugschaft 10 als Kupplungsabschnitt 16 mit unrundem Querschnitt ausgebildet. Dieser unrunde Querschnitt ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Sechskant-Querschnitt. In dem Griff 12 ist ein Federelement 18 gelagert, welches am Außenumfang des Kupplungsabschnittes 16 anliegt. Das Federelement 18 kann jede beliebige Form aufweisen, sofern folgende zwei Bedingungen erfüllt sind. Zum einen muss das Federelement in dem Griff 12 drehfest gehalten sein, so dass es bei einer Drehung des Kupplungsabschnittes 16 in den Griff 12 nicht in Drehrichtung mitgenommen wird. Zum zweiten muss das Federelement 18 gegen seine elastische Federkraft radial auslenkbar sein, so dass es bei einer Drehung des Kupplungsabschnittes 16 in dem Griff 12 entsprechend dem unrunden Querschnitt des Kupplungsabschnittes 16 radial nach außen ausweichen kann. Dabei steigt die auf den Umfang des Kupplungsabschnittes 16 wirkende Federkraft des Federelementes 18 entsprechend der Federcharakteristik mit zu nehmendem Radius des anliegenden Kupplungsabschnittes 16 an. Aufgrund dieser Eigenschaften hält das Federelement 18 den Kupplungsabschnitt 16 in der Drehstellung, in welcher das Federelement 18 in dem Umfangsbereich des Kupplungsabschnittes 16 anliegt, der den kleinsten radialen Abstand von der Mittelachse aufweist, solange der Schraubendreher nicht benutzt wird, also kein Drehmoment von dem Griff 12 auf den Werkzeugschaft 10 übertragen wird. Bei einem Mehrkantquerschnitt des Kupplungsabschnittes 16 liegt das Federelement 18 somit in der Mitte der Mehrkantseiten an dem Kupplungsabschnitt 16 an. Wird über den Griff 12 ein Drehmoment ausgeübt, weil auf den Werkzeugschaft 10 ein Gegenmoment wirkt, z. B. aufgrund des Eindrehwiderstandes einer Schraube, so verdreht sich der Griff 12 mit dem in diesem drehfest gehaltenen Federelement 18 gegenüber dem Kupplungsabschnitt 16. Dabei verschiebt sich der Angriffspunkt des Federelements 18 von dem Umfangsbereich mit kleinstem Radius zu Umfangsbereichen mit zunehmend ansteigendem Radius. Das Federelement 18 wird radial nach außen ausgelenkt, wobei seine Rückstellfederkraft zunimmt. Diese Rückstellfederkraft drückt gegen den Umfang des Kupplungsabschnittes 16 und wirkt dadurch einer Verdrehung des Werkzeugschaftes 10 gegenüber dem Griff 12 entgegen. Dadurch wirken das Federelement 18 und der unrunde Querschnitt des Kupplungsabschnittes 16 im Sinne einer Drehmomentkupplung zusammen. Erst wenn das von dem Griff 12 auf den Kupplungsabschnitt 16 übertragene Drehmoment so stark angestiegen ist, dass das Federelement 18 radial soweit ausgelenkt wird, dass es über den Umfangsbereich des Kupplungsabschnittes 16 mit maximalem Radius hinausbewegt ist, hält das Federelement 18 den Kupplungsabschnitt 16 nicht mehr drehfest und der Griff 12 kann sich frei auf dem Werkzeugschaft 10 drehen. Bei diesem Grenzdrehmoment wird somit die Drehmomentübertragung von dem Griff 12 auf den Werkzeugschacht 10 unterbrochen. Bei einem Mehrkantquerschnitt des Kupplungsabschnittes 16 bilden die Kanten des Mehrkantprofils den Bereich mit dem maximalen Radius.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Federelement 18 als Ring 20 ausgebildet, der den Kupplungsabschnitt 16 umschließt. Der Ring 20 weist an seinem Außenumfang radial abstehende Vorsprünge 22 auf, die vorzugsweise in gleichem Winkelabstand angeordnet sind. Die Vorsprünge 22 greifen in radiale Taschen 24 des Griffes 12. Die Taschen 24 sind so dimensioniert, dass sie in Umfangsrichtung eine Breite aufweisen, die der Breite der Vorsprünge 22 entspricht, die radiale Tiefe der Taschen 24 ist größer als die radiale Abmessung der Vorsprünge 22. Die in die Taschen 24 eingreifenden Vorsprünge 22 halten dadurch den Ring 20 unverdrehbar in dem Griff 12, lassen jedoch eine radiale Bewegung des Ringes 20 zu.
Der Ring 20 weist einen Innendurchmesser auf, der größer ist als der maximale Außendurchmesser des Kupplungsabschnittes 16. In vorgegebenen Winkelbereichen 26 ist der Ring 20 von diesem größeren Innendurchmesser soweit nach innen gewölbt, dass der Ring 20 mit diesen nach innen gewölbten Winkelbereichen 26 am Außenumfang des Kupplungsabschnittes 16 anliegt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel, bei welchem der Kupplungsabschnitt 16 einen Sechskantquerschnitt aufweist, hat der Ring 20 drei jeweils um 120° gegeneinander versetzte nach innen gewölbte Winkelbereiche 26, so dass sich für den Ring 20 insgesamt die Form eines abgerundeten gleichseitigen Dreiecks ergibt, welches mit seinen Seitenflächen jeweils an drei Seiten des Sechskantprofils des Kupplungsabschnittes 16 anliegt.
In der in 2 dargestellten Ruhestellung hält der Ring 20 den Kupplungsabschnitt 16 so, dass die gewölbten Winkelbereiche 26 mittig an den Seitenflächen des Kupplungsabschnittes 16 anliegen. Dies sind die Umfangsbereiche des Kupplungsabschnittes 16 mit dem kleinsten Radius. Der Ring 20 ist so dimensioniert, dass er in dieser Stellung nicht elastisch verformt wird. Wird der Griff 12 durch ein ausgeübtes Drehmoment gegenüber dem Kupplungsabschnitt 16 verdreht, so dreht sich mit dem Griff 12 auch der Ring 20. Die Winkelbereiche 26, mit welchen der Ring 20 an dem Umfang des Kupplungsabschnittes 16 anliegt, wandern dabei gegen die Kanten des Sechskantprofils, die einen größeren radialen Abstand von der Mittelachse aufweisen. Die Winkelbereiche 26 des Ringes 20 werden elastisch nach außen gedrückt, wobei sie eine elastische Rückstellkraft auf den Kupplungsabschnitt 16 ausüben, so dass der Kupplungsabschnitt 16 und damit der Werkzeugschaft in Drehrichtung von dem Griff 12 mitgenommen wird. Bei Erreichen des Grenzdrehmoments werden die Winkelbereiche 26 so weit radial nach außen gelenkt, dass sie über die Kanten des Profils des Kupplungsabschnittes 16 gehoben werden und der Kupplungsabschnitt 16 sich in dem Ring 20 und damit in dem Griff 12 drehen kann.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Ring 20 drei im Winkel von 120° gegeneinander versetzte Vorsprünge 22 auf, die jeweils an der Außenseite des Ringes in den gewölbten Winkelbereichen 26 angeformt sind. Der Ring 20 ist aus Kostengründen vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt. Die Federkraft des Ringes 20 und damit das durch den Ring 20 festgelegte Grenzdrehmoment können durch das verwendete Kunststoffmaterial und die radiale Wandstärke des Ringes 20 bestimmt werden. Insbesondere kann auch die axiale Breite des Ringes 20 variiert werden, um die Federcharakteristik und damit das Grenzdrehmoment zu bestimmen. Die Herstellung des Ringes 20 aus Kunststoff ergibt besonders günstige Herstellungskosten. Falls eine höhere Federkraft und damit ein höheres Grenzdrehmoment gefordert ist, kann der aus Kunststoff bestehende Ring 20 zu sätzlich durch eine Einlage aus Federmetall verstärkt werden. Auch eine Herstellung des Ringes 20 insgesamt aus Federmetall ist möglich, wobei sich bei höheren Herstellungskosten eine höhere Federkraft und damit ein höheres Grenzdrehmoment realisieren lassen.
Um den Verschleiß des Kunststoffmaterials des Ringes 20 in den Winkelbereichen zu verringern, in welchen der Ring 20 an dem Kupplungsabschnitt 16 anliegt, können in den gewölbten Winkelbereichen 26 verschleißfeste Einsätze 28 in das Kunststoffmaterial des Ringes 20 integriert werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese Einsätze 28 als Stahlstifte ausgebildet, die achsparallel in den Ring 20 in den nach innen gewölbten Winkelbereichen 26 eingespritzt sind.
Das Schraubwerkzeug ist bei der Herstellung einfach montierbar. Wie insbesondere aus 1 erkennbar ist, weist der Griff 12 einen Griffkörper 30 auf, durch welchen die das hintere Ende des Werkzeugschaftes 10 aufnehmende Bohrung führt. An der hinteren Stirnseite des Griffkörpers 30 ist die den Werkzeugschaft 10 aufnehmende Bohrung zu einem Sackloch 32 erweitert. Der Kupplungsabschnitt 16 des Werkzeugschaftes 10 ragt koaxial in dieses Sackloch 32. Am Außenumfang des Sackloches 32 sind die radialen Taschen 24 ausgebildet. Der Ring 20 kann von der offenen rückwärtigen Stirnseite in das Sackloch 32 eingesetzt und über den Kupplungsabschnitt 16 geschoben werden. Auf die rückwärtige Stirnseite des Griffkörpers 30 wird dann ein Griffdeckel 34 aufgesetzt und mit dem Griffkörper 30 verzapft, verklebt oder verschweißt. In den Griffdeckel 34 kann eine Lagerkugel 36 aus Stahl eingesetzt sein, auf welcher sich der Werkzeugschaft 10 mit seiner hinteren Stirnfläche axial abstützt. Die Lagerkugel 36 minimiert die Reibung zwischen dem Werkzeugschaft 10 und dem Griffdeckel 34, so dass durch diese Reibung keine Beeinflussung des durch den Ring 20 vorgegebenen Grenzdrehmoments verursacht wird.

10: Werkzeugschaft
12: Griff
14: Stützzapfen
16: Kupplungsabschnitt
18: Federelement
20: Ring
22: Vorsprünge
24: Taschen
26: gewölbte Winkelbereiche
28: Einsätze
30: Griffkörper
32: Sackloch
34: Griffdeckel
36: Lagerkugel

Claims

Schraubwerkzeug mit einem Antriebskörper, mit einem um seine Achse drehbar in dem Antriebskörper aufgenommenen Werkzeugschaft und mit einer Einrichtung zur Übertragung eines Drehmoments von dem Antriebskörper auf den Werkzeugschaft, die bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzdrehmoments die Drehmoment-Übertragung unterbricht, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugschaft (10) in einem in dem Antriebskörper (12) aufgenommenen Längenbereich einen Kupplungsabschnitt (16) mit unrundem Querschnitt aufweist, dass wenigstens ein Federelement (18) radial außen an dem Kupplungsabschnitt (16) anliegt und dass das Federelement (18) in dem Antriebskörper (12) in Bezug auf die Achse des Werkzeugschaftes (10) unverdrehbar und gegen seine Federkraft radial auslenkbar gelagert ist.
Schraubwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (18) nicht radial elastisch ausgelenkt ist, wenn es an dem Winkelumfangsbereich des Kupplungsabschnittes (16) mit dem kleinsten Radius anliegt.
Schraubwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (18) einen den Kupplungsabschnitt (16) umschließenden federelastischen Ring (20) aufweist, der mit wenigstens einem nach innen gewölbten Winkelbereich (26) an dem Kupplungsabschnitt (16) anliegt.
Schraubwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsabschnitt (16) einen Mehrkant-Querschnitt aufweist.
Schraubwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsabschnitt (16) einen Sechskant-Querschnitt aufweist und dass der Ring (20) im Querschnitt die Form eines abgerundeten gleichseitigen Dreiecks aufweist, dessen Seiten die nach innen gewölbten Winkelbereiche (26) bilden.
Schraubwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (20) an seiner Mantelaußenfläche wenigstens einen radialen Vorsprung (22) aufweist, der in einer entsprechenden radialen Tasche (24) des Antriebskörpers (12) geführt ist.
Schraubwerkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (20) aus Federmetall besteht.
Schraubwerkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (20) aus Kunststoff besteht.
Schraubwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (20) eine Einlage aus Federmetall aufweist.
Schraubwerkzeug nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (20) verschleißfeste Einsätze (28) aufweist, die mit dem Kupplungsabschnitt (16) in Berührung stehen.
Schraubwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsätze (28) Stahlstifte sind, die parallel zur Achse des Ringes (20) eingesetzt sind.
Schraubwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskörper als Griff (12) ausgebildet ist.
Schraubwerkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Griff (12) einen Griffkörper (30) aufweist, dass der Kupplungsabschnitt (16) koaxial in ein Sackloch (32) des Griffkörpers ragt, welches das Federelement (18) aufnimmt, und dass der Griffkörper (30) mit dem Sackloch (32) durch einen Griffdeckel (34) verschlossen ist.