Drehmomentwerkzeug mit Überlastschutz

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehmomentwerkzeug (1) zum Beaufschlagen von Schraubverbindungen mit einem vorgegeben Drehmoment, wobei das Drehmomentwerkzeug (1) einen Überlastschutz aufweist. Sobald mit dem Drehmomentwerkzeug (1) ein vorgegebenes Zieldrehmoment überschritten wird, greift der Überlastschutz und gibt dem anwendenden Monteur ein optisches und/oder akustisches Feedback, dass die Schraubverbindung zu stark angezogen ist.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehmomentwerkzeug zum Beaufschlagen von Schraubverbindungen mit einem vorgegebenen Drehmoment gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.

[0002] Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zwei voneinander verschiedene Bauteile mittels einer formschlüssigen Verbindung miteinander zu koppeln. Hierzu wird insbesondere eine Schraubverbindung ausgewählt, wobei die Schraubverbindung aus einem Schraubbolzen ausgebildet ist, der dann beispielsweise in ein Gewinde in dem zweiten Bauteil direkt eingedreht wird oder aber über eine Mutter oder ein sonstiges Konterstück mit einem Gewinde entsprechend gekontert wird. Es ist mitunter bei technischen komplexen Anwendungen, beispielsweise beim Festziehen eines Zylinderkopfes einer Verbrennungskraftmaschine, notwendig, ein exaktes Drehmoment beim Festziehen der Schraubverbindung einzustellen. Dieses Drehmoment muss exakt eingehalten werden, damit zum einen die Gewindegänge nicht beschädigt werden, zum anderen eventuell zwischen den Teilen oder aber der Schraubverbindung platzierte Dichtungen nicht beschädigt werden.

[0003] Um ein exaktes Drehmoment herzustellen, sind aus dem Stand der Technik Drehmomentwerkzeuge, auch bekannt als Drehmomentschlüssel, bekannt, bei denen ein zu erreichendes Solldrehmoment bzw. Zieldrehmoment voreingestellt wird und sodann die Schraubverbindung angezogen wird. Ist das Zieldrehmoment erreicht, schlägt ein Betätigungsmechanismus in dem Drehmomentwerkzeug um und gibt eine haptische und/oder akustische Rückmeldung, so dass dem anwendenden Monteur bewusst ist, dass das Zieldrehmoment, mit dem die Schraubverbindung festgezogen werden soll, erreicht ist. Oftmals ist jedoch die menschliche Reaktionsfähigkeit in Verbindung mit der von dem anwendenden Monteur beaufschlagten Kraft beim Festziehen der Schraubverbindung damit verbunden, dass ein Überdrehen der Schraubverbindung, mithin ein Beaufschlagen der Schraubverbindung mit einem höheren Drehmoment als dem Zieldrehmoment erfolgt.

[0004] Um dieses zu vermeiden, sind aus dem Stand der Technik Drehmomentwerkzeuge bekannt, die einen Überlastschutz aufweisen. Beispielsweise ist ein solches Drehmomentwerkzeug aus der EP 2 420 357 A1 bekannt. Hierbei wird ein so genannter Knarrenkopf über einen Nocken abgestützt, wobei dann die Kraft des anzuziehenden Drehmoments einzig über den Nocken an den Knarrenkopf weitergegeben wird. Hierdurch entsteht ein hoher Verschleiß, weshalb bei einer professionellen, mitunter mehrfachen täglichen Nutzung ein solches Drehmomentwerkzeug, zur Beibehaltung einer hohen Präzision, oft revidiert oder aber ausgetauscht werden muss.

[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend vom Stand der Technik ein Drehmomentwerkzeug bereit zu stellen, das zum Anziehen einer Schraubverbindung mit einem Zieldrehmoment eingesetzt werden kann und gleichsam einen Überlastschutz aufweist, wobei das Drehmomentwerkzeug einen konstruktiv einfachen und verschleißfreien Aufbau besitzt.

[0006] Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Drehmomentwerkzeug mit den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.

[0007] Vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der abhängigen Patentansprüche.

[0008] Das erfindungsgemäße Drehmomentwerkzeug zum Beaufschlagen von Schraubverbindungen mit einem vorgegebenen Drehmomentwert, wobei das Drehmomentwerkzeug ein längliches rohrartiges Gehäuse aufweist, und an dem Ende des Gehäuses eine Griffvorrichtung angeordnet ist, wobei ein Zieldrehmoment einstellbar ist und das Drehmomentwerkzeug einen Kopf zur Koppelung mit einer Verlängerung oder einem Steckschlüssel aufweist, und der Kopf als drehbarer Rotor ausgebildet ist, wobei eine Drehachse des Rotors in einem Abstand zu einer Mittellängsachse des Gehäuses angeordnet ist und der Rotor über eine Koppelstange mit einem in Längsrichtung des Gehäuses angeordneten Kraftmechanismus gekoppelt ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse zwischen Rotor und Kraftmechanismus ein Gleitstück eingegliedert ist, wobei bei Betätigen des Drehmomentwerkzeuges zum Anziehen einer Schraubverbindung durch Drehen des Rotors eine Zugkraft über die Koppelstange auf das Gleitstück übertragen wird, wobei das Gleitstück in Richtung des Rotors axial in dem Gehäuse verlagert wird und dabei den Kraftmechanismus über die Zugstange weiter spannt und das Gleitstück in einer Ruheposition derart gelagert ist, dass ein Drehgelenk zwischen Rotor und Koppelstange in Axialrichtung hinter einem maximalen Auslenkungspunkt angeordnet ist, wobei bei Betätigung des Drehmomentwerkzeuges das Drehgelenk durch Drehen des Rotors in Richtung zu dem maximalen Auslenkungspunkt verlagert wird und bei Erreichen des maximalen Auslenkungspunktes das Zieldrehmoment erreicht ist, wobei bei Überschreiten des maximalen Auslenkungspunktes das auf die Schraubverbindung ausgeübte Drehmoment durch Weiterdrehen des Rotors gleichbleibend ist oder aber verringert ist.

[0009] Der vorgegebene Drehmomentwert ist dabei der Drehmomentwert, der an der Schraubverbindung eingestellt werden soll. Hierzu wird der vorgegebene Drehmomentwert als Zieldrehmomentwert an dem Drehmomentschlüssel eingestellt. Ein handelsübliches Drehmomentwerkzeug würde somit bei Erreichen des Zieldrehmoments ein Auslösesignal absetzen, so dass dem anwendenen Monteur mitgeteilt wird, dass das Zieldrehmomten erreicht ist und mithin die Schraubverbindung mindestens mit dem vorgegebenen Drehmomentwert festgezogen ist.

[0010] Damit nun die Schraubverbindung nicht mit einem Drehmomentwert festgezogen wird, der größer als der vorgegebene Drehmomentwert ist, weist das erfindungsgemäße Drehmomentwerkzeug einen Überlastschutz auf. Der Überlastschutz ist erfindungsgemäß dadurch ausgebildet, dass an dem kopfseitigen Ende des Drehmomentwerkzeugs ein drehbarer Rotor angeordnet ist. Der Rotor ist ferner mit einem ratschenartigen Knarrenkopf oder aber einem Antriebsvierkant derart gekoppelt, dass an den Rotor wiederum eine Verlängerung oder aber direkt ein Steckschlüssel, auch bekannt als Nuss, gekoppelt wird, um somit eine Drehmoment übertragende Koppelung mit der Schraubverbindung herzustellen.

[0011] Der Überlastschutz ist ferner dadurch mechanisch ausgebildet, dass ein Kraftmechanismus, insbesondere in Form einer Feder, ganz besonders bevorzugt in Form einer Druckfeder, in oder an dem Gehäuse angeordnet ist, und der Kraftmechanismus über eine Einstellvorrichtung verfügt, mit der das Zieldrehmoment einstellbar ist. Der Kraftmechanismus ist dann wiederum mit dem drehbaren Rotor über eine Koppelstange gekoppelt. Beim Anziehen der Schraubverbindung erfolgt somit eine Übertragung der Handkraft des Monteurs über den Hebel bzw. das Gehäuse des Drehmomentwerkzeugs auf den Kraftmechanismus und von diesem über die Koppelstange an den drehbaren Rotor. Dabei verbleibt der Rotor zunächst starr in einer Position, während des Anziehens der Schraubverbindung. Nähert sich das Drehmoment, mit dem die Schraubverbindung beaufschlagt wird, dem Zieldrehmoment, beginnt der Rotor sich zu drehen bis zum Erreichen des Zieldrehmoments, wobei dann der Kraftmechanismus auslöst und der Rotor eine Relativdrehung zu dem Kopf bzw. dem Drehmomentwerkzeug ausführt, so dass kein festeres Anziehen der Schraubverbindung erfolgt. Alternativ dazu verdreht sich der Rotor bereits relativ während des Anziehvorgangs bis zum Erreichen des Zieldrehmoments, wobei bei Erreichen des Zieldrehmoments eine weitere Verdrehung des Rotors als Überlastschutz erfolgt, so dass kein festeres Anziehen der Schraubverbindung oberhalb des Zieldrehmoments durchgeführt wird.

[0012] Zur Ausführung der Überlastschutzbewegung durch Verdrehen des Rotors im Zusammenhang mit dem Kraftmechanismus ist dabei die Drehachse des Rotors exzentrisch mit einem Abstand zu der Mittellängsachse des Gehäuses angeordnet, wobei die Mittellängsachse und die Drehachse insbesondere orthogonal zueinander stehen. Hierdurch wird es ermöglicht, dass die Koppelstange mit einem Drehgelenk an dem Rotor gekoppelt ist und der Rotor mindestens im Wesentlichen eine halbe Umdrehung ausführen kann, wobei dann die Koppelstange seitlich an der Drehachse vorbeiführbar ist.

[0013] In dem Gehäuse ist ein Gleitstück vorgesehen, wobei das Gleitstück mit dem Rotor über die Koppelstange verbunden ist und bei Drehen des Rotors das Gleitstück axial in dem Gehäuse verlagerbar ist. Erfindungsgemäß ist dadurch der Rotor mit einem Ende der Koppelstang über ein Drehgelenk gekoppelt, wobei an dem gegenüberliegenden Ende der Koppelstange diese mit dem Gleitstück, ebenfalls bevorzugt über ein Drehgelenk, gekoppelt ist. Durch Ausführung der Drehbewegung des Rotors wird somit die Koppelstange innerhalb des Gehäuses relativ verlagert, wobei das dem Rotor gegenüberliegende Ende der Koppelstange mit dem Gleitstück derart gekoppelt ist, dass das Gleitstück als Gleitlager und gleichzeitig Axialführung innerhalb des Gehäuses verlagerbar ist.

[0014] Das Gleitstück ist weiterhin im Rahmen der Erfindung mit dem Kraftmechanismus gekoppelt, so dass bei Verlagerung des Rotors durch die Drehbewegung, je nach Ausgestaltung des Kraftmechanismus, die Drehbewegung über die Koppelstange und das Gleitstück an den Kraftmechanismus übertragen werden und umgekehrt.

[0015] Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass an dem Rotor ein ratschenartiger Knarrenkopf, insbesondere ein Antriebsvierkant, angeordnet ist, wobei der Knarrenkopf bevorzugt umschaltbar ausgebildet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeug ist entgegen zu handelsüblichen Drehmomentwerkzeugen nicht durch Verdrehen, insbesondere ratschenartiges Verdrehen des Rotors, ein Anziehen der Schraubverbindung möglich, sondern an dem Rotor ist entweder schubstarr oder aber über einen Ratschenmechanismus ein Antriebsvierkant oder ein sonstiger Koppelfortsatz zum Koppeln mit einer Verlängerung oder einer Nuss vorgesehen. Die eigentliche Drehbewegung erfolgt dabei über die zumindest in einer Richtung schubstarre Kopplung zwischen Rotor und Antriebsvierkant. Damit das Drehmomentwerkzeug in beiden Anzugsvorrichtungen, sowohl für Linksgewinde als auch für Rechtsgewinde, nutzbar ist, ist der Antriebsvierkant insbesondere umschaltbar oder aber umsteckbar mit dem Rotor gekoppelt. Somit kann bei Anziehen eines Linksgewindes durch Umschalten oder aber Umstecken des Antriebsvierkants innerhalb oder aber an dem Rotor in die entgegengesetzte Richtung ein Rechtsgewinde festgezogen werden.

[0016] Der Rotor ist ferner in einem Rotorgehäuse drehbar gelagert, wobei das Rotorgehäuse das kopfseitige Ende des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs bildet. Der Rotor selbst ist insbesondere zur Erreichung einer hohen Präzision und der erfindungsgemäßen angestrebten Verschleißfreiheit ohne ein Nachlassen der Präzision in dem Rotorgehäuse drehbar gelagert über eine Gleitlagerung und/oder ein Wälzlager.

[0017] Der Kraftmechanismus ist insbesondere durch eine Druckfeder und eine Zugstange ausgebildet, wobei über die Druckfeder mit einer Einstellvorrichtung durch Spannen der Druckfeder das Zieldrehmoment einstellbar ist und das Gleitstück an einem Endanschlag innerhalb des Gehäuses als Widerlager der Druckfeder dient. Somit befindet sich das Drehmomentwerkzeug bei Einstellung des Zieldrehmoments in einer Ruhestellung, wobei das Gleitstück an einem Endanschlag innerhalb des Gehäuses anliegt. Die Einstellvorrichtung ist insbesondere in Form einer Spannvorrichtung ausgebildet, so dass durch Einstellen des Zieldrehmoments über die Einstellvorrichtung die Druckfeder gespannt wird. Somit ist die Druckfeder zwischen dem Endanschlag des Gleitstücks sowie der Einstellvorrichtung, insbesondere einer Einstellschraube, mit dem Zieldrehmoment vorgespannt. Erfolgt nun ein Beaufschlagen des Drehmomentwerkzeugs mit einer Handkraft, so dass an der Schraubverbindung ein Drehmoment angelegt wird, verdreht sich der Rotor innerhalb des Rotorgehäuses, wobei die Kraft auf die Koppelstange übertragen wird, die wiederum mit dem Gleitstück gekoppelt ist. In dem Gleitstück ist gleichzeitig die Zugstange des Kraftmechanismus gelagert, so dass durch Axialbewegung des Gleitstücks über die Zugstange eine Zugkraft auf die Druckfeder aufgebracht wird. Die Druckkraft der Druckfeder mit der für das Zielmoment eingestellten Vorspannung wirkt somit dem Anziehdrehmoment entgegen. Durch eine Anzeigevorrichtung ist es somit möglich, durch Beaufschlagen des Drehmomentwerkzeugs mit einer Handkraft das aktuell anliegende Drehmoment abzulesen und entsprechend bei noch nicht erreichtem Zieldrehmoment durch Beaufschlagen des Drehmomentwerkzeugs mit einer höheren Handkraft weiter festzuziehen.

[0018] Hierbei wird nun aufgrund des exzentrischen Versatzes von Drehachse des Rotors und Mittellängsachse des Gehäuses ein Hebelarm konstruktiv bereit gestellt, der wiederum aufgrund der Koppelung von Koppelstange und Rotor mittels eines Drehgelenks aufgrund der Drehbewegung des Rotors selber eine unterschiedliche Kraft überträgt.

[0019] Insbesondere ist im Rahmen der Erfindung der exzentrische Versatz von Drehachse des Rotors zu Mittellängsachse des Gehäuses derart beabstandet, dass ein Mittelpunkt des Drehgelenks einen maximalen Abstand, der sich orthogonal zur Mittellängsachse des Gehäuses bemisst, erreicht, wenn der Mittelpunkt des Drehgelenks sowie die Drehachse auf einer Normalen liegen, die orthogonal zur Mittellängsachse des Gehäuses verläuft. Bei einer Drehbewegung in beide Richtungen ist somit das von der Drehung des Rotors übertragene Drehmoment auf die Koppelstange immer geringer als bei der maximalen Auslenkung.

[0020] Erfindungsgemäß ist insbesondere vorgesehen, dass die Druckfeder sowie die Drehbewegung von Ruhestellung des Rotors bis zur maximalen Auslenkung derart aufeinander abgestimmt sind, dass das über die Druckfeder eingestellte Zieldrehmoment bei der maximalen Auslenkung des Rotors erreicht ist. Das Drehmoment nimmt somit bei Anziehen zunächst durch geringfügige Verdrehung des Rotors derart zu, dass die Druckfeder über die Zugstange zunächst weiter gespannt wird. Bei Erreichen des Drehgelenks aufgrund der Drehung des Rotors des maximalen Auslenkpunktes liegt dann durch die bis dahin erfolgte weitere Druckbeaufschlagung der Druckfeder das gewünschte Zieldrehmoment an.

[0021] Bei einem Weiterdrehen des Rotors, mithin einem Beaufschlagen der Schraubverbindung beim Weiterdrehen des Drehmomentwerkzeugs, wird der Abstand orthogonal zur Mittellängsachsedes Gehäuses zwischen maximaler Auslenkung zwischen Drehachse des Rotors und Mittelpunkt des Drehgelenks zwischen Rotor und Koppelstange wiederum verringert, was zwar zu einer weiteren Spannung der Druckfeder führt, aber aufgrund des abnehmenden Hebelarms nicht zu einer weiteren Erhöhung des auf die Schraubverbindung beaufschlagten Drehmoments. Durch weitere Abstimmung der kinematischen Kopplung von Rotor und Koppelstange sowie entsprechende Auswahl einer Federkennlinie der Druckfeder ist es erfindungsgemäß möglich, das Drehmoment bei Überschreiten des maximalen Auslenkpunkts gleichbleibend zu halten oder aber durch Weiterdrehung des Rotors und Abnahme des Abstands in Orthogonalrichtung zur Mittellängsachse von Mittelpunkt des Drehgelenks und Drehachse zu verringern.

[0022] Insbesondere ist hierzu der exzentrische Versatz zwischen der Drehachse des Rotors und der Mittellängsachse des Gehäuses kleiner gleich dem Radius der Drehachse des Rotors zu dem Mittelpunkt des Drehgelenks zu wählen. Hierdurch ist konstruktiv immer sichergestellt, dass während der maximalen Auslenkung das höchstmögliche zu übertragende Drehmoment auf die Schraubverbindung aufgebracht wird.

[0023] Bevorzugt weist das erfindungsgemäße Drehmomentwerkzeug hierzu weiterhin eine Feinjustage auf, derart, dass auf dem Rotor verschiedene Bohrungen angeordnet sind, wobei die Bohrungen parallel zu der Richtung der Drehachse des Rotors verlaufen, wobei die jeweilige Mittellängsachse der Bohrungen voneinander verschiedene Abstände zu der Drehachse aufweisen und die Koppelstange mit verschiedenen Bohrungen unter Ausbildung des Drehgelenks koppelbar ist. Im Rahmen der Erfindung ist bevorzugt die Bohrung mit dem größten Abstand zur Drehachse des Rotors derart ausgebildet, dass die Koppelstange hierbei die maximale Auslenkung erhält, die dann vorzugsweise maximal parallel zu der Mittellängsachse des Gehäuses verläuft. Alle anderen Bohrungen sind derart ausgebildet, dass die Koppelstange mit ihrem rotorseitigen Ende in Richtung zu der Drehachse des Rotors angeordnet ist.

[0024] Erfindungsgemäß ist das Drehmomentwerkzeug dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Anzeige vorgesehen ist, wobei die optische Anzeige das erreichte Zieldrehmoment visualisiert, insbesondere durch eine farbliche Kennzeichnung. Die optische Anzeige ist dabei bevorzugt derart ausgebildet, dass in dem Gehäuse eine Öffnung vorhanden ist, wobei gehäuseseitig unterhalb der Öffnung eine Schieberpalette ausgebildet ist, wobei die Schieberpalette insbesondere mit dem Gleitstück gekoppelt ist. Durch die Drehbewegung des Rotors und die Koppelung mit dem Gleitstück wird das Gleitstück axial in dem Gehäuse verlagert. Dadurch verlagert sich auch die Schieberpalette, wobei diese das Gehäuse passiert und entsprechende Abschnitte auf der Schieberpalette von außen sichtbar sind. So kann beispielsweise über eine Ampelfunktion mit den Farben Gelb, Grün und Rot gearbeitet werden. Zunächst ist eine gelbe Farbe sichtbar, die signalisiert, dass das gewünschte Zieldrehmoment noch nicht erreicht ist. Durch die Drehbewegung des Rotors und das Erreichen der maximalen Auslenkung wird auch gleichsam das Zieldrehmoment erreicht. Hierbei erfolgt eine weitere axiale Verschiebung des Gleitstücks in Richtung zu dem Rotor, weshalb dann vorzugsweise eine grüne Farbe die Öffnung derart passiert, dass sie für den anwendenden Monteur sichtbar ist. Bei Überschreiten des maximalen Auslenkpunktes wird eine weitere axiale Verschiebung des Gleitstücks hervorgerufen, die beispielsweise durch die Farbgebung Rot signalisiert, dass hier die Schraubverbindung über das gewollte Maß angezogen wurde.

[0025] Die optische Markierung ist jedoch auch derart ausbildbar, dass beispielsweise Zahlenwerte angezeigt werden, die durch die entsprechende kinematische Kopplung und Wahl der Federkennlinie der Druckfeder das jeweils anliegende Drehmoment ausgehend von einem vorgegebenen Zieldrehmoment in beispielsweise Zehntel Schritten analog der Funktionsweise eines Nonius anzeigt. Im Rahmen der Erfindung kann die optische Anzeige auch durch einen ausschraubbaren Fortsatz am Griffende ausgebildet sein, der dann durch die Einziehbewegung der Druckfeder über die Zugstange in das Griffende hineingezogen wird und eine optische Anzeige am Griffende kenntlich gemacht ist.

[0026] Weiterhin bevorzugt ist zusätzlich zu der optischen Anzeige oder aber alternativ eine akustische Drehmomentanzeige vorgesehen, wobei die Drehmomentanzeige bevorzugt mit dem Gleitstück ebenfalls gekoppelt ist. Im Rahmen der Erfindung kann es sich hierbei um ein profiliertes Innenteil handeln, gegen das eine Kugel oder ein sonstiges Gegenstück aufgrund einer Federkraft gedrückt wird, wobei bei Überschreiten oder aber kurz vor Erreichen der maximalen Auslenkung das Gegenstück über die profilierte Innenfläche gezogen wird und dadurch akustische Signale erzeugt, die zusätzlich oder aber optional zu der visuellen Anzeige dem anwendenden Monteur eine Rückmeldung geben.

[0027] Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausführungsvarianten werden in den schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen.

Figur 1a bis c

eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs im Ruhezustand,

Figur 2a bis c

eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs nach Auslösen des Überlastschutzes und

Figur 3a bis c

eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs mit alternativem Kraftmechanismus.

[0028] In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.

[0029] Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Drehmomentwerkzeug 1 aufweisend ein längliches, rohrartiges Gehäuse 2, wobei an dem Ende 3 des Gehäuses 2 eine Griffvorrichtung 4 angeordnet ist. In dem Gehäuse 2 selbst ist ein Kraftmechanismus 5 angeordnet, wobei der Kraftmechanismus 5 aus einer Zugstange 6 und einer Druckfeder 7 ausgebildet ist. Ein rotorseitiges Ende 8 der Zugstange 6 ist dabei mit einem Gleitstück 9 gekoppelt, wobei das Gleitstück 9 in axialer Richtung innerhalb des Gehäuses 2 verlagerbar ist. Das Gleitstück 9 ist zur Richtung der Druckfeder 7 hin an einem Endanschlag 10 festgelegt, wobei hier ebenfalls das rotorseitige Ende 11 der Druckfeder 7 an der gegenüberliegenden Seite des Endanschlags 10 zur Anlage kommt.

[0030] Durch eine Einstellvorrichtung, hier dargestellt in Form einer Schraube 13, die durch Drehen in Axialrichtung auf der Zugstange 6 axial verlagerbar ist, ist die Druckfeder 7 mit einer Vorspannung beaufschlagbar. Ferner ist an einem rotorseitigen Ende 14 des Gehäuses 2 ein Rotorgehäuse 15 mit darin befindlichem, drehbar gelagertem Rotor 16 angeordnet. Der Rotor 16 ist dabei drehbar um eine Drehachse 17 gelagert. An dem Rotor 16 ferner gekoppelt ist ein Ratschenmechanismus 18, der wiederum einen Arbeitsvierkant 19 zur Koppelung mit einem nicht näher dargestellten Steckschlüssel aufweist.

[0031] Wird nun eine Schraubverbindung mit dem Drehmomentwerkzeug 1 in Drehmoment übertragenden Kontakt gebracht, so beginnt bei Beaufschlagen der Griffvorrichtung 4 mit einer Kraft F in der in Figur 1b angezeigten Wirkrichtung sich der Rotor 16 um die Drehachse 17 relativ zu dem Rotorgehäuse 15 zu verlagern. Dabei ist der Rotor 16 mit dem Gleitstück 9 über eine Koppelstange 20 gekoppelt, wobei die Koppelstange 20 an beiden Enden jeweils ein Drehgelenk 21 im Eingriff mit dem Rotor 16 bzw. dem Gleitstück 9 ausbildet.

[0032] Durch die in Figur 1b angedeutete Relativbewegung R zwischen Rotor 16 und Rotorgehäuse 15 wird über die Koppelstange 20 eine Zugkraft Z aufgebracht, so dass sich das Gleitstück 9 in Axialrichtung A beginnt zu verlagern. Die axiale Verlagerung erfolgt dabei in Richtung der Mittellängsachse 22 des Gehäuses 2. Durch die axiale Verlagerung des Gleitstücks 9 in Richtung zu dem Rotor 16 und die in Figur 1a dargestellte Koppelung mit der Zugstange 6 der Druckfeder 7 erfährt die Druckfeder 7 aufgrund der axialen Verlagerung eine weitere Beaufschlagung mit einer zusätzlichen Druckkraft.

[0033] Dabei ist die Mittellängsachse 22 zu der Drehachse 17 derart ausgehend von einer Normalen 23 der Mittellängsachse 22 mit einem Abstand a beabstandet, dass Kraft des Hebelgesetzes, das an der Drehachse 17 anliegend Drehmoment über den Abstand a in eine Zugkraft Z, die über die Koppelstange 20 weitergegeben wird, an die Zugstange 6 weitergeben wird. Der Abstand a ist jedoch aufgrund der in Figur 1b sowie in Relation dazu in Figur 2b dargestellten Lage des Drehgelenks 21 variierend ausgebildet. So ist der Abstand a in Ruhestellung gemäß Figur 1b kleiner als der nicht näher dargestellte Abstand, wenn das vordere rotorseitige Drehgelenk 21 der Koppelstange 20 auf einer Normalen 23 ausgehend von der Mittellängsachse 22 des Gehäuses 2 liegt mit der Drehachse 17 des Rotors 16. In diesem Zeitpunkt P1 weist der Abstand seine größtmögliche Auslenkung auf. Bei weiterer Drehung des Rotors 16 verringert sich der Abstand wiederum, wie in Figur 2b dargestellt. Folglich liegt der größte Hebelarm und damit verbunden die größte Zugkraft an, bei Überschreiten des oben beschriebenen Punktes der maximalen Auslenkung, die sich einstellt zum Zeitpunkt P1 zwischen der Drehachse 17 des Rotors 16 sowie dem Mittelpunkt 24 des Drehgelenks 21.

[0034] Hierdurch ergibt sich die in Figur 2a bis 2c durch Beaufschlagen der nicht näher dargestellten anzuziehenden Schraubverbindung mit einem Drehmoment durch das erfindungsgemäße Drehmomentwerkzeug 1 der in den Figuren 2a bis c dargestellte Betriebszustand. Hierbei ist eine Relativbewegung R zwischen dem Rotor 16 und dem Rotorgehäuse 15 erfolgt derart, dass die in Figur 2b dargestellte gestrichelte Ausgangsposition P0 gemäß Fig. 1b des Drehgelenks 21 über die Position P1, in dem die maximale Auslenkung erreicht wurde, hin festgezogen wurde bis zum Erreichen der Position P2, in der der Überlastschutz bereits eingegriffen hat Hierzu wird die Druckfeder 7 gemäß der Figur 2a um den Weg b weiter vorgespannt. Aufgrund des sich verringernden Abstands a2 gemäß Figur 2b in der Position P2 gegenüber dem Abstand a1 in der Position P1 ist jedoch das über die Drehachse 17 auf die Schraubverbindung aufgegebene Drehmoment nicht weiter angestiegen, sondern gleich bleibend oder aber gegenüber diesem verringert ausgebildet.

[0035] Durch entsprechende Wahl der Federkennlinie in Abstimmung auf die kinematische Kopplung zwischen vorderem Drehgelenk 21 der Koppelstange 20 sowie den sich daraus ergebenden Abstand a ist eine entsprechende Überlastung der anzuziehenden Schraubverbindung vermeidbar. Die Koppelstange 20 ist dabei bevorzugt derart durch das Gleitstück 9 sowie den maximal im Punkt P1 sich einstellenden Abstand a1 gelagert, dass sie parallel zur Mittellängsachse 22 des Gehäuses 2 verläuft. Die Mittellängsachse 25 der Koppelstange 20 verläuft ansonsten bevorzugt in einem Winkel zu der Mittellängsachse 22 des Gehäuses.

[0036] Ferner ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass das Drehmomentwerkzeug 1 über eine optische Anzeige 26 verfügt, die einem anwendenden Monteur visualisiert, in welcher Position er sich beim Anziehvorgang der Schraubverbindung befindet. Hierzu weist das Gehäuse 2 die gemäß Figur 1c und 2c dargestellte Ausnehmung 27 auf, wobei innerhalb des Gehäuses 2 eine Schieberplatte 28 angeordnet ist und die Schieberplatte 28 mit dem Gleitstück 9 derart gekoppelt ist, dass die axiale Verschiebung des Gleitstücks 9 auch gleichsam an die Schieberplatte 28 derart weitergegeben wird, dass die Schieberplatte 28 axial verschoben wird. Somit ist in der Ruhestellung gemäß Figur 1c durch die klein schraffierte Oberfläche 29 der Schieberplatte 28 optisch zu erkennen, dass das zu erreichende Zieldrehmoment noch nicht erreicht ist. Gefolgt wird dies von einer größer schraffierten Fläche 30, die, sofern sie in das große Sichtfenster der Ausnehmung 27 in axialer Richtung verschoben ist, signalisiert, dass das Zieldrehmoment erreicht ist. Gemäß Figur 2 befindet sich das Drehmomentwerkzeug 1 in einer Position, in der der Überlastschutz bereits eingegriffen hat, wobei somit durch die Ausnehmung 27 eine hier dargestellte schwarz markierte Oberfläche 30 sichtbar ist, die dem anwendenden Monteur signalisiert, dass er die Schraubverbindung zu fest mit einem zu hohen Drehmoment beaufschlagt hat, so dass der Überlastschutz eingegriffen hat.

[0037] Ferner dargestellt ist in Figur 1a und Figur 2a eine akustische Warneinrichtung. Hierzu ist eine profilierte Oberflächenplatte 32 innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet. In dem Gleitstück 9 ist ferner eine Kugel 33 mit einer Spiralfeder 34 angeordnet, wobei die Kugel 33 in Richtung zu einer Oberfläche der profilierten Oberflächenplatte 32 gedrückt wird. Wird nun das Gleitstück 9 in axialer Richtung A in Richtung axialer Richtung A zu dem Rotor 16 hin aufgrund des Festziehens der nicht näher dargestellten Schraubverbindung bewegt, so wird die Kugel 33 gemäß Figur 2a über die Oberfläche der Oberflächenplatte bewegt und rutscht dabei über einzelne Mulden 36 der Oberfläche, so dass ein klackendes Geräusch erzeugt wird. Hierdurch wird einem anwendenden Monteur ebenfalls signalisiert, dass die Schraubverbindung mit dem gewünschten Drehmoment angezogen ist.

[0038] Bei der in Figur 1 a-c und Figur 2 a-c dargestellten Ausführung kann das Zieldrehmoment nur mit Hilfe eines separaten Anzeigegerätes, wie auch bei herkömmlichen Drehmomentschlüsseln für die industrielle Anwendung mit einem voreingestellten Drehmomentwert, eingestellt werden. D.h. durch die Einstellvorrichtung, in Form der Schraube 13, kann die Vorspannung der Druckfeder 7 erhöht oder verringert werden. Das sich daraus ergebende Zieldrehmoment kann dann an einem separaten Anzeigegerät überprüft und ggf. in gewünschter Weise, durch Änderung der Vorspannung der Druckfeder 7, korrigiert werden. Figur 3a bis c zeigt eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs 1, welches einen analogen Aufbau zu dem in Figur 1 und 2 vorgestellten Drehmomentwerkzeugs 1 besitzt. Einzige Unterschiede dazu sind zum einen die Ausgestaltung des Rotors 16 sowie die Einstellmöglichkeit des Kraftmechanismus. Der Rotor 16 weist analog zu Figur 1 und Figur 2 einen Aufbau innerhalb eines Rotorgehäuses 15 auf, wobei er in diesem über ein Wälzlager 37 sowie eine Gleitlagerung 38 drehbar gelagert ist. Der Rotor 16 weist nunmehr verschiedene Bohrungen 39 auf, wobei eine jeweilige Bohrung 39 mit der Koppelstange 20 koppelbar ist und hierdurch das Drehgelenk 21 ausgebildet wird. Erfindungsgemäß weisen die Bohrungen 39 verschiedene Abstände zu der Drehachse 17 auf, wobei ein jeder Abstand einen Radius besitzt und hier exemplarisch dargestellt sind zwei voneinander verschiedene Radien R1 und R2, wobei R2 größer ist als R1. Hierdurch ergibt sich ein voneinander verschiedener Abstand c des Drehgelenks 21 zur Drehachse 17, insbesondere bei Erreichen des max. Auslenkungspunktes in der Pos. P1, so dass unterschiedliche Auslenkungen der Koppelstange 20 ermöglicht werden, was bei der Erstmontage des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs 1 eine Einstellmöglichkeit bietet und eine Feineinstellung von beispielsweise einem halben oder aber einem Nm realisierbar ist.

[0039] Ferner weist das Drehmomentwerkzeug 1 gemäß Figur 3a bis c eine andere Einstellmöglichkeit am Griffende der Griffvorrichtung 4 auf, wobei hier ein Einstellstück 40 über ein Gewinde 41 mit der Zugstange 6 gekoppelt ist. Durch Drehen des Einstellstücks 40 ist somit wiederum die Druckfeder 7 spannbar und das gewünschte Zieldrehmoment einstellbar. Auf eine Außenmantelfläche 42 des Einstellstücks 40 ist ferner eine Skala 43 aufgebracht, mit der es ermöglicht wird, das gewünschte Zieldrehmoment einzustellen. Ferner ist an dem Gehäuse 2 eine Noniusskala 44 eingestellt, mit der eine weitere Feineinstellung des gewünschten Zieldrehmoments durchführbar ist. Gemäß Figur 3c wird dann das Einstellstück 40 bei Betätigung des Drehmomentwerkzeugs 1 in axialer Richtung A in das Gehäuse 2 eingezogen, wobei gemäß der Darstellung in Figur 3c der Überlastschutz des Drehmomentwerkzeugs 1 ausgelöst hat.

Bezugszeichen:

[0040] 

1 -

Drehmomentwerkzeug

2 -

Gehäuse

3 -

Ende zu 2

4 -

Griffvorrichtung

5 -

Kraftmechanismus

6 -

Zugstange

7 -

Druckfeder

8 -

rotorseitiges Ende zu 6

9 -

Gleitstück

10 -

Endanschlag

11 -

rotorseitiges Ende zu 7

12 -

Einstellvorrichtung

13 -

Schraube

14 -

rotorseitiges Ende zu 2

15 -

Rotorgehäuse

16 -

Rotor

17 -

Drehachse

18 -

Ratschenmechanismus

19 -

Arbeitsvierkant

20 -

Koppelstange

21 -

Drehgelenk

22 -

Mittellängsachse zu 2

23 -

Normale zu 22

24 -

Mittelpunkt zu 21

25 -

Mittellängsachse zu 20

26 -

optische Anzeige

27 -

Ausnehmung

28 -

Schieberplatte

29 -

kleinschraffierte Oberfläche

30 -

großschrafffierte Oberfläche

31 -

schwarzmarkierte Oberfläche

32 -

profilierte Oberflächenplatte

33 -

Kugel

34 -

Spiralfeder

35 -

Oberfläche zu 32

36 -

Mulde

37 -

Wälzlager

38 -

Gleitlager

39 -

Bohrung

40 -

Einstellstück

41 -

Gewinde

42 -

Außenmantelfläche

43 -

Skala

44 -

Noniusskala

R1 -

Radius

R2 -

Radius

c -

Abstand

a -

Abstand

b -

Abstand

R -

Relativdrehung

A -

Axialrichtung

Z -

Zugkraft

Ansprüche

1. Drehmomentwerkzeug zum Beaufschlagen von Schraubverbindungen mit einem vorgegebenen Drehmomentwert, wobei das Drehmomentwerkzeug (1) ein längliches rohrartiges Gehäuse (2) aufweist, und an dem Ende (3) des Gehäuses (2) eine Griffvorrichtung (4) angeordnet ist, wobei ein Zieldrehmoment einstellbar ist und das Drehmomentwerkzeug (1) einen Kopf zur Koppelung mit einer Verlängerung oder einem Steckschlüssel aufweist, und der Kopf als drehbarer Rotor (16) ausgebildet ist, wobei eine Drehachse (17) des Rotors (16) in einem Abstand (a) zu einer Mittellängsachse (22) des Gehäuses (2) angeordnet ist und der Rotor (16) über eine Koppelstange (20) mit einem in Längsrichtung des Gehäuses (2) angeordneten Kraftmechanismus gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (2) zwischen Rotor (16) und Kraftmechanismus ein Gleitstück (9) eingegliedert ist, wobei bei Betätigen des Drehmomentwerkzeuges (1) zum Anziehen einer Schraubverbindung durch Drehen des Rotors (16) eine Zugkraft über die Koppelstange (20) auf das Gleitstück (9) übertragen wird, wobei das Gleitstück (9) in Richtung des Rotors (16) axial in dem Gehäuse (2) verlagert wird und dabei den Kraftmechanismus über die Zugstange (6) weiter spannt und das Gleitstück (9) in einer Ruheposition derart gelagert ist, dass ein Drehgelenk (21) zwischen Rotor (16) und Koppelstange (20) in Axialrichtung (A) hinter einem maximalen Auslenkungspunkt angeordnet ist, wobei bei Betätigung des Drehmomentwerkzeuges (1) das Drehgelenk (21) durch Drehen des Rotors (16) in Richtung zu dem maximalen Auslenkungspunkt verlagert wird und bei Erreichen des maximalen Auslenkungspunktes das Zieldrehmoment erreicht ist, wobei bei Überschreiten des maximalen Auslenkungspunktes das auf die Schraubverbindung ausgeübte Drehmoment durch Weiterdrehen des Rotors (16) gleichbleibend ist oder aber verringert ist.

2. Drehmomentwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rotor (16) ein ratschenartiger Knarrenkopf, insbesondere ein Antriebsvierkant (19) angeordnet ist.

3. Drehmomentwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rotor (16) ein ratschenartiger Knarrenkopf angeordnet ist, wobei der Knarrenkopf bevorzugt umschaltbar ausgebildet ist.

4. Drehmomentwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (16) in einem Rotorgehäuse (15) drehbar gelagert ist, insbesondere über eine Gleitlagerung und/oder über Wälzlager, wobei der die Drehachse (17) des Rotors (16) exzentrisch mit einem Abstand (a), orthogonal zu der Mittellängsachse (22) des Gehäuses (2) angeordnet ist.

5. Drehmomentwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitstück (9) mit dem Kraftmechanismus (5) gekoppelt ist.

6. Drehmomentwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftmechanismus (5) durch eine Druckfeder (7) und eine Zugstange (6) ausgebildet ist, wobei über die Druckfeder (7) mit einer Einstellvorrichtung durch Spannen der Druckfeder (7) das Zieldrehmoment einstellbar ist und das Gleitstück (9) an einem Endanschlag (10) innerhalb des Gehäuses (2) anliegend als Widerlager der Druckfeder (7) dient.

7. Drehmomentwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz zwischen Drehachse (17) des Rotors (16) und Mittellängsachse (22) des Gehäuses (2) kleiner gleich dem Radius von Drehachse (17) des Rotors (16) zu Drehpunkt des Drehgelenkes (21) ist.

8. Drehmomentwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Rotor (16) Bohrungen parallel zu der Richtung der Drehachse (17) des Rotors (16) ausgebildet sind, wobei die jeweilige Mittellängsachse der Bohrungen voneinander verschiedene Abstände zu der Drehachse (17) aufweisen und die Koppelstange (20) mit verschiedenen Bohrungen unter Ausbildung des Drehgelenkes (21) koppelbar ist.

9. Drehmomentwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Anzeige (26) vorgesehen ist, wobei die optische Anzeige (26) das erreichte Zieldrehmoment visualisiert, insbesondere durch farbliche Kennzeichnung.

10. Drehmomentwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Anzeige (26) mit dem Gleitstück (9) gekoppelt ist, wobei zunächst ein ansteigendes Drehmoment angezeigt wird, dann ein Erreichen des Zieldrehmomentes und bei Überschreiten des Zieldrehmomentes ein Überschreiten angezeigt wird.

11. Drehmomentwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine akustische Drehmomentanzeige vorgesehen ist, wobei die akustische Drehmomentanzeige bevorzugt mit dem Gleitstück (9) gekoppelt ist.

Zeichnung