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Dokumentenidentifikation DE202004004643U1 01.07.2004
Titel Drehwinkel-Anzeigevorrichtung
Anmelder Hazet-Werk Hermann Zerver GmbH & Co. KG, 42857 Remscheid, DE
Vertreter Bockermann, Ksoll, Griepenstroh, 44791 Bochum
DE-Aktenzeichen 202004004643
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 01.07.2004
Registration date 27.05.2004
Application date from patent application 23.03.2004
IPC-Hauptklasse B25B 23/14
IPC-Nebenklasse B25B 23/142   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Drehwinkel-Anzeigevorrichtung für ein Drehwerkzeug, insbesondere ein Drehmomentschlüssel.

In vielen Anwendungsfällen der Montagetechnik, beispielsweise im Automobilbau, müssen Schraubverbindungen mit einem bestimmten Dreh- bzw. Fügemoment angezogen werden. Nach Erreichen des zuvor eingestellten Drehmomentes wird die Schraubverbindung zur Sicherstellung einer definierten Vorspannkraft noch um einen bestimmten Winkel weiter gedreht. In diesem Zusammenhang sind kombinierte elektronische Drehmoment-Drehwinkelschlüssel bekannt. Derartige Vorschläge gehen beispielsweise aus der DE 196 20 124 C1 oder der EP 0 925 155 B1 hervor. Zur Bestimmung des Drehwinkels kommen hier Beschleunigungssensoren mit entsprechender elektronischer Auswertevorrichtung zur Anwendung. Diese Werkzeuge sind technisch sehr aufwändig und kostenintensiv. Zudem können sich die Beschleunigungssensoren als störanfällig erweisen. Auch muss für die Sensorik und die Anzeige eine elektrische Energiequelle integriert sein.

Zum Stand der Technik zählen ferner Drehwinkel-Anzeigevorrichtungen mit mechanischer Winkelscheibe, die mit einem Drehmomentschlüssel gekoppelt werden können.

Der Erfindung liegt vor diesem Hintergrund die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache und zuverlässig arbeitende mechanische Drehwinkel-Anzeigvorrichtung für ein Drehwerkzeug, insbesondere einen Drehmomentschlüssel, zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einer Drehwinkel-Anzeigevorrichtung gemäß den Merkmalen von Schutzanspruch 1.

Die erfindungsgemäße Drehwinkel-Anzeigevorrichtung ist zumindest mittelbar mit einem Drehwerkzeug, insbesondere einem Drehmomentschlüssel, koppelbar. Die Kopplung zwischen Drehwinkel-Anzeigevorrichtung und Drehwerkzeug kann kraft- und/oder formschlüssig erfolgen, beispielsweise durch magnetische Koppelelemente oder eine Steckverbindung. Die Drehwinkel-Anzeigevorrichtung weist eine Anzeige zur Visualisierung des mit dem Drehwerkzeug ausgeführten Drehwinkels auf, welche ein Ziffernrollenzählwerk umfasst, wobei das Ziffernrollenzählwerk durch das Drehwerkzeug angetrieben ist. Die Bewegung des Drehwerkzeugs und der hierbei ausgeführte Drehwinkel wird auf die Drehwinkel-Anzeigevorrichtung übertragen und in eine Rotation der Ziffernrollen des Ziffernrollenzählwerks umgesetzt, um so den ausgeführten Drehwinkel zur Anzeige zu bringen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Drehwerkzeugs sind Gegenstand der abhängigen Schutzansprüche 2 bis 9.

Die erfindungsgemäße Drehwinkel-Anzeigevorrichtung arbeitet mechanisch und erlaubt eine einfache Ermittlung und Ablesung eines mit einem Drehwerkzeug ausgeführten Drehwinkels. Der Drehwinkel lässt sich problemlos an den digitalen Ziffern des Ziffernrollenzählwerks ablesen. Das Ziffernrollenzählwerk arbeitet zuverlässig und genau. Eine separate Energieversorgung für die Anzeige ist nicht erforderlich. Konstruktiv und fertigungstechnisch ist die Drehwinkel-Anzeigevorrichtung einfach.

Eine für die Praxis als besonders vorteilhaft angesehene Ausführungsform sieht vor, das Ziffernrollenzählwerk in einem Gehäuse anzuordnen, wobei das Ziffernrollenzählwerk über ein integrietes Getriebe und ein im Gehäuse drehbar angeordnetes Antriebselement mit dem Drehwerkzeug verbunden wird. Die Drehwinkel-Anzeigevorrichtung kann hierbei direkt über das Antriebselement mit dem Drehwerkzeug gekoppelt werden, beispielsweise indem das Antriebselement in eine entsprechende Aufnahme am Drehwerkzeug eingesetzt wird. Möglich ist es auch, die Drehwinkel-Anzeigevorrichtung mittelbar mit dem Drehwerkzeug zu koppeln, beispielsweise über eine flexible Welle.

Besonders vorteilhaft kommt die erfindungsgemäße Drehwinkel-Anzeigevorrichtung zusammen mit einem Drehmomentschlüssel üblicher Bauart zur Anwendung. Eine Schraubverbindung, beispielsweise eine Zylinderkopfverschraubung, wird mittels des Drehmomentschlüssels mit dem vorgeschriebenen Fügemoment angezogen, bis der Drehmomentschlüssel auslöst. Nach Auslösen des Drehmomentschlüssels ist das Fügemoment erreicht. Dann wird der Drehmomentschlüssel noch um den jeweils vorgeschriebenen Drehwinkel, beispielsweise 90°, weiter gedreht. Dieser Drehwinkel wird über die erfindungsgemäße Drehwinkel-Anzeigevorrichtung angezeigt und kontrolliert. In vorteilhafter Ausgestaltung können zur Kontrolle eines Drehwinkels zusätzliche optische oder akustische Signalgeber in der Drehwinkel-Anzeigevorrichtung vorgesehen sein.

Im Rahmen der Erfindung kommt als Getriebe vorzugsweise ein Planetengetriebe zum Einsatz. Planetengetriebe werden auch als Umlaufrädergetriebe bezeichnet. Hierbei handelt es sich um ein Zahnradgetriebe mit mindestens drei in Wirkungsrichtung hintereinander angeordneten Zahnrädern, einem sogenannten Zentral- oder Sonnenrad, einem innenverzahnten Hohlrad und dem bzw. den Planetenrädern. Die Achsen des Sonnenrads und des Hohlrads sind koaxial eingebaut. Die auf einem drehbaren Planetenradträger gelagerten Planetenräder laufen mit dem Planetenradträger um die koaxiale Radachse um. Grundsätzlich können Sonnenrad, Hohlrad und Planetenradträger Antrieb oder Abtrieb sein oder festgehalten werden. Hierdurch bestehen breite Variationsmöglichkeiten hinsichtlich der Übersetzung. Im Rahmen der Erfindung kann ein einstufiges oder ein mehrstufiges Planetengetriebe Anwendung finden, je nach gewünschtem Übersetzungsverhältnis und Bauart bzw. Anzeigegenauigkeit der Drehwinkel-Anzeigevorrichtung.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung trägt das Antriebselement die Planetenräder des Getriebes. Das Antriebselement ist bei dieser Ausführungsform getriebeseitig als Planetenradträger ausgestaltet. Diese Bauform ist besonders kompakt und zuverlässig. Hierbei stützen sich die Planeteräder an dem im Gehäuse fixierten Hohlrad ab. Das Sonnenrad des Planetengetriebes ist über einen Koppelring mit dem Zifternrollenzählwerk verbunden. Der Koppelring gelangt mit dem Ziffernrollenzählwerk in Eingriff, so dass dessen Bewegung in eine Drehung der Ziffernrollen umgesetzt wird.

Das Ziffernrollenzählwerk weist zumindest zwei Ziffernrollen auf, die über ein Getriebe verknüpft sind. In der Praxis werden überwiegend drei Ziffernrollen zur Anwendung gelangen, über welche die Einer-, Zehner- oder Hunderterwerte des Drehwinkels angezeigt werden können je nach gewähltem Übersetzungsverhältnis. Die Ziffernrollen sind untereinander getrieblich so verknüpft, dass bei einer vollen Drehung der ersten Ziffernrolle die zweite Ziffernrolle jeweils um einen gleich großen Winkelschritt und bei einer vollen Umdrehung der zweiten Ziffernrolle die dritte Ziffernrolle ebenfalls um einen gleich großen Winkelschritt bewegt wird. Die jeweiligen Winkelschritte entsprechen einem Zehntel einer vollen Umdrehung.

Vorteilhafterweise ist das Ziffernrollenzählwerk mit einer Reset-Funktion ausgerüstet. Durch Betätigung einer Freigabevorrichtung über einen Taster oder ähnliches kann eine Nullstellung der Ziffenrollen des Ziffernrollenzählwerks vorgenommen werden.

Um die Drehwinkel-Anzeigevorrichtung bei der Anwendung gegenzulagern, kann an dessen Gehäuse eine Aufnahme für ein Abstützelement vorgesehen sein. Über das Abstützelement wird ein Festpunkt bestimmt und die Drehwinkel-Anzeigevorrichtung im Einsatz gehalten, so dass sie sich bei der Betätigung eines Drehwerkzeugs nicht mitdreht.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

1 in einer Seitenansicht eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehwinkel-Anzeigevorrichtung, gekoppelt mit einem Drehmomentschlüssel;

2 ebenfalls in der Seitenansicht eine zweite Ausführungsform einer Drehwinkel-Anzeigevorrichtung, die mit einem Drehmomentschlüssel über eine flexible Welle gekoppelt ist;

3 eine Drehwinkel-Anzeigevorrichtung in einer Ansicht;

4 einen vertikalen Längsschnitt durch die Drehwinkel-Anzeigevorrichtung gemäß der 3;

5 einen vertikalen Querschnitt durch ein Getriebe einer Drehwinkel-Anzeigevorrichtung;

6 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Drehwinkel-Anzeigevorrichtung und

7 einen vertikalen Längsschnitt durch die Darstellung der 6.

Einander entsprechende Bauteile tragen in den 1 bis 7 die gleichen Bezugszeichen.

Die 1 und 2 zeigen jeweils eine Drehwinkel-Anzeigevorrichtung 1 bzw. 2 für einen Drehmomentschlüssel 3 bzw. 4.

Die Drehwinkel-Anzeigevorrichtung 1 ist direkt mit dem Drehmomentschlüssel 3 gekoppelt, wohingegen die Drehwinkel-Anzeigevorrichtung 2 mittelbar über eine flexible Welle 5 mit dem Drehmomentschlüssel 4 verbunden ist (siehe hierzu auch 6 und 7). Die Drehwinkel-Anzeigevorrichtung 1 bzw. 2 weisen jeweils eine Anzeige 6 auf, über die ein von dem Drehmomentschlüssel 3 bzw. 4 bei einer Betätigung ausgeübter Drehwinkel angezeigt werden kann. Die Anzeige 6 umfasst ein Ziffernrollenzählwerk 7, welches vom Drehwerkzeug angetrieben wird.

Wie insbesondere die 3 und 4 sowie 6 und 7 zeigen, ist das Ziffernrollenzählwerk 7 in einem Gehäuse 8 angeordnet. Im Gehäuse 8 ist ferner ein Planetengetriebe 9 mit einem Antriebselement 10, 11 integriert. Die Antriebselemente 10, 11 befinden sich in den Drehwinkel-Anzeigevorrichtungen 1, 2 eingangsseitig und sind im Gehäuse 8 drehbar gelagert.

Anhand der 4 erkennt man, dass das Antriebselement 10 der Drehwinkel-Anzeigevorrichtung 1 eine zentrische Aufnahme 12 aufweist für einen zeichnerisch nicht dargestellten Antriebszapfen zur Kopplung mit dem Drehmomentschlüssel. Auch das Antriebselement 11 der Drehwinkel-Anzeigevorrichtung 2 ist, wie sich aus 7 ergibt, mit einer Aufnahme 13 versehen, über welche die Verbindung mit der Welle 5 hergestellt werden kann.

Die Antriebselemente 10 bzw. 11 sind als Planetenradträger gestaltet. Auf jedem Antriebselement 10, 11 sind abtriebsseitig auf Achsen 14 insgesamt drei Planetenräder 15 drehbar gelagert (siehe hierzu 4, 5 und 7).

Die Planetenräder 15 drehen sich um ein zentrales Sonnenrad 16 und stützen sich außen an der Innenverzahnung 17 eines Hohlrads 18 ab. Die Planetenräder 15 und das Sonnenrad 16 sind mit einer Außenverzahnung 19 bzw. 20 versehen. Das Hohlrad 18 ist im Gehäuse 8 mittels einer Stift- oder Schraubverbindung 21 fixiert.

Auf der Achse 22 des Sonnenrads 16 ist ein Koppelring 23 gehalten, der mit dem Ziffernrollenzählwerk 7 im Eingriff steht und dieses antreibt. Das Ziffernrollenzählwerk 7 umfasst drei Ziffernrollen 24, 25, 26, die im Gehäuse 8 geschützt gelagert und nach außen durch ein Sichtfenster 27 abgedeckt sind. Die Drehbewegung eines Drehmomentschlüssels 3 bzw. 4 wird über das Antriebselement 10, 11 und das Planetengetriebe 9 sowie den Koppelring 23 auf das Ziffernrollenzählwerk 7 übertragen. Hierzu ist der Koppelring 23 mit der Ziffernrolle 24 über Mitnehmerstifte 28 verbunden, die in Ausnehmungen 29 eines hülsenartigen Ansatzes 30 der Ziffernrolle 24 eingreifen.

Die Ziffernrollen 24, 25, 26 sind getrieblich über ein hier nicht dargestelltes Getriebe verknüpft. Die Ziffernrolle 24 zeigt die Einer-Werte der dreistelligen Anzeige 6 an. Auf der Ziffernrolle 25 sind die Zehner-Werte und auf der Ziffernrolle 26 sind die Hunderter-Werte eines zur Anzeige gebrachten Drehwinkels abzulesen.

In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Planetengetriebe 9 ein Übersetzungsverhältnis von 1:3,6 auf. Hierdurch wird eine Anzeigegenauigkeit von 10° erreicht. Der auf den Ziffernrollen 2426 angezeigte Wert müsste folglich mit dem Faktor 10 multipliziert werden. Im Sichtfenster 27 ist daher als letzte Ziffer eine „Null" fix vorgegeben, so dass der Drehwinkel direkt abgelesen werden kann. Im dargestellten Beispiel entspricht der Ablesewert 360°. Ein Drehwerkzeug 3, 4 ist demzufolge genau um eine volle Drehung gedreht worden.

Selbstverständlich können auch andere Übersetzungsverhältnisse realisiert werden. Denkbar ist beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis von 1:7,2, 1:18 oder 1:36, wodurch je nach Ausführungsform eine höhere Anzeigegenauigkeit erreicht werden kann. Eine entsprechende Anpassung der Stufen des Planetengetriebes 9 liegt im Rahmen der Erfindung.

An dem dem Antriebselement 10, 11 gegenüberliegenden Ende 31 ist das Gehäuse 8 der Drehwinkel-Anzeigevorrichtung 1, 2 durch einen Deckel 32, 33 verschlossen. Der Deckel 32, 33 weist einen hülsenartigen Innenring 34 auf und ist mittels Stiften 35 im Gehäues 8 fixiert. Mit seinem in das Gehäuse 8 der Drehwinkel-Anzeigevorrichtung 1, 2 ragenden Innenring 34 liegt der Deckel 32, 33 an den Ziffernrollen 2426 an und bildet so ein Gleitlagerung 36 für die Ziffernrollen 2426.

Bei der Drehwinkel-Anzeigevorrichtung 2, wie anhand der 2, 6 und 7 zu erkennen, ist am Gehäuse 8 eine Aufnahme 37 für ein Abstützelement vorgesehen. Die Aufnahme 37 ist in Form einer Bohrung 38 in einem am Deckel 33 angeformten Ansatz 39 ausgebildet. In die Bohrung 38 kann ein Abstützelement, beispielsweise ein Stab oder ein ähnlich ausgebildeter Halter, eingeführt werden, um so einen Fixpunkt zur Gegenlagerung der Drehwinkel-Anzeigevorrichtung 2 zu bilden.

Beim Anziehen einer Verschraubung kann diese zunächst mit dem geforderten Fügemoment durch den Drehmomentschlüssel 3, 4 angezogen werden. Zur Einstellung einer definierten Vorspannung der Verschraubung wird der Drehmomentschlüssel 3, 4 nach Erreichen des Fügemoments und Auslösen des Drehmomentschlüssels 3, 4 noch um einen bestimmten Drehwinkel weiter gedreht. Zur Ermittlung und Anzeige des Drehwinkels wird die Drehwinkel-Anzeigevorrichtung 1, 2 zuvor mit dem Drehmomentschlüssel 3, 4 gekoppelt. Hierzu wird die Drehwinkel-Anzeigevorrichtung 1, 2 mit einem Adapter 40 an ein entsprechendes Koppelelement 41 am Kopf 42 des Drehmomentschlüssels 1, 2, wie in 2 dargestellt, angesetzt. Die Drehbewegung des Drehmomentschlüssels 3, 4 wird über das Antriebselement 10, 11 und übersetzt durch das Getriebe 9 auf das Ziffernrollenzählwerk 7 übertragen und kann an der Anzeige 6 abgelesen werden.

1 – Drehwinkel-Anzeigevorrichtung 2 – Drehwinkel-Anzeigevorrichtung 3 – Drehmomentschlüssel 4 – Drehmomentschlüssel 5 – Welle 6 – Anzeige 7 – Ziffernrollenzählwerk 8 – Gehäuse 9 – Planetengetriebe 10 – Antriebselement 11 – Antriebselement 12 – Aufnahme 13 – Aufnahme 14 – Achse 15 – Planetenrad 16 – Sonnenrad 17 – Innenverzahnung 18 – Hohlrad 19 – Außenverzahnung 20 – Außenverzahnung 21 – Stift oder Schraubverbindung 22 – Achse v. 16 23 – Koppelring 24 – Ziffernrolle 25 – Ziffernrolle 26 – Ziffernrolle 27 – Sichtfenster 28 – Mitnehmerstifte 29 – Ausnehmung 30 – Ansatz v. 24 31 – Ende v. 1, 2 32 – Deckel 33 – Deckel 34 – Innenteil v. 32, 33 35 – Stift 36 – Gleitlagerung 37 – Aufnahme 38 – Bohrung 39 – Ansatz 40 – Adapter 41 – Koppelelement 42 – Kopf v. 3, 4

Anspruch[de]
  1. Drehwinkel-Anzeigevorrichtung für ein Drehwerkzeug (3, 4), insbesondere einen Drehmomentschlüssel, welche eine Anzeige (6) für einen Drehwinkel aufweist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest mittelbar mit dem Drehwerkzeug (3, 4) koppelbar ist, und die Anzeige (6) ein Ziffernrollenzählwerk (7) umfasst, welches vom Drehwerkzeug (3, 4) angetrieben ist.
  2. Drehwinkel-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in einem Gehäuse (8) angeordnete Ziffernrollenzählwerk (7) über ein Getriebe (9) und ein im Gehäuse (8) drehbar angeordnetes Antriebselement (10, 11) mit dem Drehwerkzeug (3, 4) verbunden wird.
  3. Drehwinkel-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (9) ein Planetengetriebe ist.
  4. Drehwinkel-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (10, 11) das oder die Planetenräder (15) des Getriebes (9) trägt.
  5. Drehwinkel-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Planetenräder (15) an einem im Gehäuse (8) fixierten Hohlrad (18) abwälzen.
  6. Drehwinkel-Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (16) des Planetengetriebes (9) über einen Koppelring (23) mit dem Ziffernrollenzählwerk (7) verbunden ist.
  7. Drehwinkel-Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziffernrollenzählwerk (7) zumindest zwei Ziffernrollen (2426) aufweist, die getrieblich verknüpft sind.
  8. Drehwinkel-Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gehäuse (8) eine Aufnahme (37) für ein Abstützelement zugeordnet ist.
  9. Drehwinkel-Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reset-Einrichtung vorgesehen ist zur Nullstellung des Ziffernrollenzählwerks.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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