DE1246629B - Verbindung eines Werkzeugstiels mit dem Werkzeug, insbesondere mit einem Hammerkopf - Google Patents

Description

DEUTSCHES WITO PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 87 d - 1/01

Nummer: 1 246 629

Aktenzeichen: T 14178 I c/87 d

1246629 Anmeldetag: 21. September 1957

Auslegetag: 3. August 1967

Die Erfindung bezieht sich auf die Verbindung eines Werkzeugstiels mit dem Werkzeug, insbesondere Hammerkopf, bei welcher der Preßsitz eines kegeligen Stiel-Einsteckendes in einer kegeligen Sacklochbohrung des Werkzeugs durch eine ursprünglich gießbare, im Endzustand verfestigte Masse gesichert ist, die einen zwischen einer zurückspringenden Fläche des Einsteckendes und einer Gegenfläche gebildeten Ringraum ausfüllt.

Bei der bekannten Verbindung (USA.-Patentschrift 2 678 853) ist der Ringraum etwa in der Längsmitte des Einsteckendes vorgesehen und wird gemeinsam durch eine Ringnut des massiven Einsteckendes, die dessen zurückspringende Ringfläche ergibt, und durch eine ihr gegenüberliegende Ringnut in der kegeligen Sacklochbohrung gebildet. Dieser Ringraum ist mit einer im verfestigten Zustand elastischen oder plastischen Masse, insbesondere Kautschuk, gefüllt, die die Verbindung gegen Lösen sichern soll.

Die Fertigung der den Ringraum bildenden Ringnuten am Einsteckende und in der Sacklochbohrung ist verhältnismäßig aufwendig. Außerdem ist das Ausgießen des Ringraums mit der zähflüssigen Masse, das unter Druck durch einen vorgesehenen engen Querkanal geschehen soll, erschwert, ebenso das Entlüften während des Ausfüllens, ohne das ein dichtes Ausfüllen nicht gewährleistet ist.

Es ist weiter bereits bekannt (deutsche Patentschrift 802 680), zur Verbindung ineinandergesteckter Rohrenden, z. B. an Fahrradrahmen, einen Ringraum, der im Prinzip eine Unterbrechung zwischen zwei zylindrischen Preßsitzen am äußeren und inneren Abschnitt der Rohrverbindung bildet, mit einer ursprünglich fließfähigen, im Endzustand verfestigten Klebemasse, vorzugsweise einem bereits bei niedriger Temperatur härtenden Kunststoff, auszufüllen und auf diese Weise den Preßsitz durch eine Klebeverbindung zu sichern. Der Ringraum zwischen den Preßsitzflächen wird hierbei durch einstufiges, zylindrisches Verjüngen, d. h. Einziehen des Einsteckendes des einen Rohrs und dreistufiges zylindrisches Aufweiten des übergeschobenen Endes des anderen Rohrs erreicht. Die notwendige Abstufung der das Einsteckende umfassenden Flächen erfordert also mehrere Fertigungsvorgänge. Die Klebemasse ist auf den eingezogenen Endabschnitt des Einsteckendes aufzutragen und wird beim Zusammenstecken der Rohrenden in dem sich zugleich bis zur Endlänge verkürzenden Ringraum zwischen dem äußeren und inneren Preßsitz zusammengedrängt. Da die beiden Preßsitze am äußeren und inneren Abschnitt der Rohrverbindung bereits während des Zusammen-Verbindung eines Werkzeugstiels mit dem
Werkzeug, insbesondere mit einem Hammerkopf

Anmelder:

True Temper Corporation,
Cleveland, Ohio (V. St. A.)
Vertreter:

Dr. W. Germershausen, Patentanwalt,
Frankfurt/M. 1, Gärtnerweg 28

Als Erfinder benannt:

George W. Yearley. Geneva, Ohio (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 24. September 1956
(611535)

Schiebens der Rohrenden gebildet werden, ist der Ringraum während seiner Verkürzung zwischen den Sitzflächen praktisch dicht abgeschlossen und nicht entlüftbar. Dieser Umstand und die Erschwernis einer genauen Auftragsdosierung stehen einem vollständigen, dichten Ausfüllen des Ringraums mit der Klebemasse entgegen.

Nach einer anderen bekannten Anordnung (deutsches Gebrauchsmuster 1711030) zur Schaffung eines mit Klebemasse ausgefüllten Ringraums in der Längsmitte zwischen zwei zylindrischen Paßsitzen zweier ineinandergefügter Buchsen soll das Eingießen der Masse erst nach dem Zusammenfügen erfolgen. Hierzu ist ein besonderer, enger Füllkanal und ein besonderer Entlüftungskanal vorgesehen, die beide von der Stirnseite der einen, inneren Buchse achsparallel zum Ringraum führen. Diese Kanäle erfordern wiederum einen besonderen Fertigungsaufwand. Ein weiterer Fertigungsaufwand entsteht auch durch das Herstellen des Ringraums, der aus zwei einander gegenüberliegenden ringförmigen Ausnehmungen in den hier unabgestuften zylindrischen Paßflächen der Buchsen besteht. Außerdem ist der Füllvorgang, in gleicher Weise wie bei der eingangs angegebenen bekannten Verbindung von Stielende und Werkzeug, erschwert.

Der Erfindung liegt, ausgehend von einer Verbindung eines Stielendes mit einem Werkzeug der eingangs angegebenen Gattung, die Aufgabe zugrunde, bei der nicht zur Erfindung gehörenden Anwendung einer an sich bekannten Klebeverbindung mit Hilfe einer vorzugsweise bei niedrigen Temperaturen härtenden Klebemasse zur Sicherung des Preßsitzes des Stielendes in der Einsteckbohrung zu erreichen, daß der die Klebemasse aufnehmende Ringraum nicht

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nur fertigungstechnisch einfach erzielbar, sondern auch ohne Schwierigkeiten vollständig ausfüllbar und die hierfür notwendige Entlüftung und Zuführung der Klebemasse ohne besondere Kanäle im Werkzeugkopf gewährleistet ist. Bei der Bildung der Preß- S sitzverbindung soll keine Klebemasse zwischen die Preßsitzflächen eindringen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß der Ringraum am Ende der Sacklochbohrung des Werkzeugs zwischen ihrer Kegelfläche und einem eingezogenen, die zurückspringende Ringfläche des Einsteckendes ergebenden Endabschnitt eines in an sich bekannter Weise rohrförmigen Stiels gebildet ist und daß die den Ringraum ausfüllende Masse in an sich bekannter Weise aus einem aushärtenden Klebemittel, insbesondere einem Kunstharz, besteht.

Dadurch, daß der Ringraum für die Klebeverbindung hinter das Ende des Preßsitzes gegen den Grund der Sacklochbohrung verlegt ist, bedarf es nur eines Einfüllens der Klebemasse in die Sacklochbohrung in bestimmter Menge. Beim Einführen des Einsteckendes des Hammerstiels kann die Klebemasse in das Innere dieses Einsteckendes ausweichen, so daß keine besondere Entlüftung oder genaue Dosierung erforderlich ist und der Ringraum am Grund der Sacklochbohrung ohne Schwierigkeiten vollständig ausfüllbar ist. Der Ringraum wird durch einmaliges Einziehen des Einsteckendes, also mit geringem Fertigungsaufwand erzeugt. Besondere bauliche Vorkehrungen für die Entlüftung entfallen.

Um ein dichtes Ausfüllen unter gewissem Druck auf die Klebemasse zu erreichen, besteht eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung darin, daß der eingezogene Endabschnitt des Einsteckendes einen mit Preßsitz eingefügten, eine axiale Abflußbohrung aufweisenden Pflock enthält.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Vorderansicht des Schlagwerkzeugs von Fig. 1,

F i g. 3 eine Schnittansicht nach der Linie 3-3 von Fig. 1,

F i g. 4 eine Schnittansicht nach der Linie 4-4 von Fig. 1,

F i g. 5 eine Schnittansicht in größerem Maßstab nach der Linie 5-5 von F i g. 2,

F i g. 6 eine in Einzelteile aufgelöste Ansicht von F i g. 5 mit in bezug darauf umgekehrt angeordneten Teilen,

Fig. 7 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ähnlich der von Fig. 1,

F i g. 8 eine Schnittansicht in größerem Maßstab eines Teils der Ausführungsform von F i g. 7,

F i g. 9 eine in Einzelteile aufgelöste Ansicht der Erfindung von F i g. 8, wobei die Teile in bezug darauf umgekehrt angeordnet sind.

Obgleich die Erfindung an einem Klauenhammer irgendeiner bevorzugten Größe angewandt dargestellt wird, kann das Befestigungsverfahren natürlich bei verschiedenen anderen Werkzeugen angewendet werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 6 besteht der Hammerkopf 10 vorzugsweise aus Stahl, und ein röhrenförmiger dünnwandiger Metallstiel 11

ist starr und stabil daran befestigt. Die Wände dieses Stiels sind in der dargestellten Ausführungsform vorzugsweise etwa 1 mm stark und bilden ein Rohr, dessen mittlerer Außendurchmesser 15,8 mm beträgt. Der Kopf hat bei der dargestellten Ausführungsform die übliche Hammerform mit einer vorn befindlichen Schlagfläche 12 und einer hinteren, sich nach unten erstreckenden Klaue 13.

Zwischen der Schlagfläche 12 und der Klaue 13 ist der Kopf 10 mit einer Sacklochbohrung 14 versehen, die sich ziemlich weit senkrecht in den Mittelabschnitt des Kopfes erstreckt und durch eine Endwand 10' begrenzt wird. In der dargestellten Ausführungsform ist die Sacklochbohrung 14 von kreisförmigem Querschnitt, und ihre Wände konvergieren etwas in Richtung zur Endwand 10', und zwar um einen Betrag von 0,075 mm je Zentimeter bei dem gezeigten Werkzeug.

Der dünnwandige rohrförmige Metallstiel 11 des Werkzeugs besitzt an einem Ende ein leicht konisches, im Querschnitt kreisförmiges Einsteckende 15, dessen Form und Kegel den Ausmaßen der Sacklochbohrung 14 im Kopf 10 des Hammers entsprechen, so daß der Stiel durch Einpressen in die Sacklochbohrung 14 des Hammerkopfes einen festen Preßsitz darin erhält.

Unmittelbar angrenzend an das leicht konische Einsteckende 15 ist der Stiel 11 mit einem Abschnitt

16 versehen, in welchem der kreisförmige Querschnitt des Einsteckendes 15 (F i g. 3) in einen abgeflachten übergeht, der sich in den unteren Griffteil des Stiels

17 über einen längeren Abschnitt erstreckt (F i g. 4). Der untere Abschnitt 17 des Stiels 11 ist auf dem

größten Teil seiner Länge mit einer Griffauflage 18 aus Gummi od. dgl. überzogen, die fest daran haftet.

Das leicht konische Einsteckende 15 besitzt an seinem äußeren oberen Ende einen Endabschnitt 15' von etwas geringerem Umfang, in welchen ein stramm sitzender, kreisförmiger Pflock 19 hineingetrieben ist, der vorzugsweise aus Hartholz oder einem anderen Material besteht. Der Pflock 19 besitzt eine durchgehende Axialbohrung, die einen Durchgang 20 bildet und bei der hier beschriebenen Hammergröße einen Durchmesser von etwa 1,6 mm hat. Der Zweck dieser Bohrung wird später eingehend erläutert.

F i g. 5 zeigt eine Einzelansicht des mit dem Kopf 10 vereinigten Stiels 11. Hierbei sitzt das konische Einsteckende 15 des Stiels 11 mit dem in den Endabschnitt 15' fest eingetriebenen Pflock 19 sicher im Hammerkopf. Hierzu wurde der Stiel 11 unter sehr hohem Druck in die komplementär geformte Sacklochbohrung 14 um einen Betrag hineingepreßt, der etwas größer ist als zum spannnungslosen Sitz des Stiels im Hammerkopfloch erforderlich wäre. Hierdurch wird die konvexe Wandoberfläche des Einsteckendes 15 auf ihrem Umfang durch die auf ihrem Umfang konkave Wandoberfläche der Sacklochbohrung 14 mit Preßsitz umfaßt. Die im Eingriff stehenden Wandflächen des Einsteckendes 15 werden also auf ihrem Umfang elastisch zusammengepreßt und üben dadurch einen sehr hohen Expansionsdruck gegen die Wand der Sacklochbohrung 14 aus, in welcher das Einsteckende sitzt. Der Raum zwischen dem Umfang des Endabschnitts 15' von geringerem Durchmesser und der leicht konischen Wandfläche der Sacklochbohrung 14 sowie derjenige zwischen dem oberen Ende des Endabschnitts 15' mit dem darin sitzenden Pflock 19 und dem Boden der Sack-

lochbohrung 14 sind durch Einfüllen eines Klebstoffes bzw. Kittes 21 völlig gefüllt, wie in Fig. 5 dargestellt wird, so daß der Endabschnitt 15' mit dem Pflock 19 auf ihren Oberflächen überall ununterbrochen mit den entsprechenden Wandabschnitten der Sacklochbohrung 14 verbunden sind.

Als Klebstoff bzw. Kitt 21 wird ein solcher bevorzugt, der aushärtbar ist oder durch Abkühlen oder Abbinden eine feste Masse bildet, welche den Stiel 11 an seinem Endabschnitt 15' mit dem Kopf 10 verbindet, so daß beide ein Ganzes bilden. Durch diese Verbindung des Stiels mit dem Kopf des Werkzeugs zusätzlich und zusammen mit dem Preßsitz der Teile ineinander wird ein Ganzes erzielt, das gegenüber Zug, Torsionskräften und plötzlichen starken Beanspruchungen eine stark verbesserte Widerstandsfähigkeit besitzt.

Die angewendeten Klebstoffe und Kitte sind verschiedener Art, wie z. B. verschiedene Harze, Kunststoffe, Lote u. a. Die Vorbereitung der zu ver- so einigenden Oberflächen richtet sich also nach der Wahl des Klebstoffes bzw. Kittes. In manchen Fällen müssen sie chemisch präpariert werden. Im Fall von Harz oder Kunststoff erfolgt die Aushärtung dadurch, daß das zusammengebaute Werkzeug während eines gewissen Zeitraums auf der richtigen Temperatur gehalten wird.

Zweckmäßig wird ein wärmehärtender Klebstoff verwendet, und zwar eine Kombination von vielseitigen polare Amin-, Carboxyl- und Amidgruppen enthaltenden Polyamidharzen mit Epoxydharzen sowie einem Füllstoff. Polyamidharze sind ebenso wie Epoxyharze wegen ihrer guten Klebfähigkeit bekannt und ergeben richtig kombiniert einen ausgezeichneten wärmehärtenden Klebstoff, in welchem die besten Eigenschaften beider Harze vereint sind. Die Kombination von Polyamid- und Epoxyharzen hat eine chemische Reaktion zwischen den Aminogruppen der Polyamide und den Epoxygruppen der Epoxyharze zur Folge unter Bildung eines dreidimensionalen bzw. über Kreuz verbundenen Polymeren.

Das Ergebnis einer solchen chemischen Polymerisation ist ein Polyamid-Epoxyharz-Gemisch, das durch Wärme zu einem festen Produkt aushärtet, das sich ausgezeichnet zum Kleben eignet, zäh an zahlreichen Oberflächen einschließlich Metall haftet und auf Schlag und Stoß, Temperaturänderungen, Ermüdung und Alterung äußerst widerstandsfähig ist.

Die Zugabe eines Füllstoffes zu dem erfindungsgemäß angewandten, bevorzugten Polyamid-Epoxyharz-Gemisch kann dessen Festigkeit gegenüber Scher- und Schubbeanspruchungen stark erhöhen. Für diesen Zweck zu verwendende Stoffe sind unter anderem Asbest, Aluminiumoxyd, Eisenoxydpulver, Alfacellulosestapelfasern, Holzmehl, Calciumcarbonat.

Eine als Klebstoff dienende Verbindung dieser Art zeichnet sich weiterhin durch verhältnismäßig niedrige Aushärttemperaturen und eine ebenso geringe Einwirkungsdauer derselben aus. Weiterhin ist für eine gute Verbindung durch Kleben die Anwendung von Druck nicht erforderlich.

Im einzelnen hat folgende Mischung von Polyamid- und Epoxyharzen bei der Ausführung der Erfindung zu ausgezeichneten Ergebnissen geführt: 42 Gewichtsprozent Polyamidharz; modifiziertes Epoxyharz 42 Gewichtsprozent, Calciumcarbonat 16 Gewichtsprozent. Die Aushärtung kann bei niedriger Temperatur, z. B. 148,9° C, während 10 Minuten oder bei niedrigerer während längerer Zeit erfolgen.

Der Zusammenbau des eine Ausführungsform der Erfindung bildenden Werkzeugs wird wie folgt vorgenommen:

Der Endabschnitt 15', der kürzer ist als das Einsteckende 15 des Stiels 11, wird auf seiner Außenfläche rundherum durch Schleifen oder Sandstrahlbehandlung aufgerauht, um eine gut bindende Fläche zu gewährleisten. Dann wird der mit der durchgehenden Axialbohrung 20 versehene Pflock 19 derart in den Endabschnitt 15' hineingetrieben, daß er stramm darin sitzt und fest gegen dessen Innenwände preßt. Eine dekorative Zwinge 22 wird dann, falls erwünscht, über das Einsteckende 15 gezogen und in diesem Zeitpunkt in die in F i g. 6 gezeigte Stellung gebracht.

Der Kopf 10 des Werkzeugs wird entweder umgekehrt in der in Fig. 6 gezeigten Stellung mit sich nach oben öffnender Sacklochbohrung 14 gehalten, wobei die Endwand 10' den Boden der Bohrung bildet. Oder der Kopf nimmt eine aufrechte, in F i g. 5 gezeigte Stellung ein. Dann wird Klebstoff oder Kitt 21 in nicht ausgehärteter bzw. flüssiger Form bei der in Fig. 6 dargestellten Stellung in genügender Menge in die Sacklochbohrung 14 eingegossen bzw. bei der in F i g. 5 gezeigten Stellung eingeführt, so daß der oben beschriebene Raum rand um den Endabschnitt 15' und die nach innen gerichtete Oberfläche des Pflocks 19 beim Zusammenbau des Werkzeugs völlig umgeben bzw. ausgefüllt wird.

Der Zusammenbau des Kopfes und des Stiels erfolgt auf einer Presse mit einem Druck von etwa 363 kg. Der außerordentliche Druck, dem das Werkzeug beim Zusammenbau unterworfen wird, gewährleistet einen kräftigen Preßsitz zwischen dem kegelförmigen Einsteckende 15 des Stiels 11 und den Wänden der Hülse 14 des Hammerkopfes, ohne daß jedoch der Endabschnitt 15' des Stiels die Endwand 10' berührt. Demzufolge kann der nicht ausgehärtete und flüssige Klebstoff bzw. Kitt 21 frei innerhalb des ununterbrochenen Raums fließen, welcher den Endabschnitt 15' und die nach innen gerichtete Endfläche des Pflocks 19 umgibt.

Die durchgehende Bohrung 20 im Pflock 19 ermöglicht das Entweichen von Luft aus der Hülse 14 sowie von überschüssigem Klebstoff bzw. Kitt 21, der zum Füllen des den Abschnitt geringeren Durchmessers 15' umgebenden Raums nicht benötigt wird. Auf diese Weise werden Lufteinschlüsse vermieden sowie die Bildung eines Überdrucks, der den Pflock 19 sonst austreiben könnte.

Wie ersichtlich ist, übt der Endabschnitt 15' infolge der durch die durchgehende Bohrung 20 im Pflock 19 sich ergebenden Wirkung keinen wesentlichen Druck gegen den Klebstoff bzw. Kitt 21 aus, sondern hängt eher darin, obgleich der Stiel an seinem Einsteckende 15 in der Sacklochbohrung 14 des Hammerkopfes 10 stark zusammengepreßt gehalten wird. Durch die Aushärtung des Klebstoffes bzw. Kittes 21 und dessen Haften an den Wänden der Sacklochbohrung 14, der Außenfläche des Endabschnitts 15' und der freien Endfläche des in diesen gepreßten Pflocks 19 wird der Stiel und der Kopf vereint und zu einem Ganzen unabhängig von den im Preßsitz an den ineinanderpassenden kegeligen Abschnitten wirksam werdenden Kräften. Die sich

Claims (2)

ergebende Kombination eines Preßsitzes und einer spannungslosen Verbindung erzeugen eine Befestigung großer Festigkeit und großer Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Lockerung. In F i g. 7, 8 und 9 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher der Pflock 19 wegfällt, die aber im übrigen im wesentlichen aus den gleichen Teilen wie die erste Ausführungsform zusammengesetzt ist. Bei dieser Ausführungsform sind die Einzelteile bis auf den Pflock 19, der wegfällt, die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform. Die Klebstoff- bzw. Kittmenge ist in diesem Fall so groß, daß sie den Abschnitt geringeren Durchmessers 15' nach dem Zusammenbau des Werkzeugs sowohl außen wie innen umgibt und nach der Aushärtung an dessen Außen- und Innenwänden ebenso fest haftet wie an den entsprechenden Wandteilen der Sacklochbohrung 14. Auf diese Weise ist der Stiel 11 sicher mit dem Werkzeugkopf 10 verbunden. Wie bei der ersten Aus- so führungsform werden auf diese Weise Stiel und Kopf unabhängig von den zusammenpressenden und elastischen Kräften, welche auf die ineinandersitzenden Teile 15 und 14 einwirken, miteinander zu einem Ganzen vereint. Patentansprüche:

1. Verbindung eines Werkzeugstiels mit dem Werkzeug, insbesondere mit einem Hammerkopf,

bei welcher der Preßsitz eines kegeligen StielEinsteckendes in einer kegeligen Sacklochbohrung des Werkzeugs durch eine ursprünglich gießbare, im Endzustand verfestigte Masse gesichert ist, die einen zwischen einer zurückspringenden Ringfläche des Einsteckendes und einer Gegenfläche der Bohrung gebildeten Ringraum ausfüllt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum am Ende der Sacklochbohrung (14) des Werkzeugs(IO) zwischen ihrer Kegelfläche und einem eingezogenen, die zurückspringende Ringfläche des Einsteckendes (15) ergebenden Endabschnitt (15') eines in an sich bekannter Weise rohrförmigen Stiels (11) gebildet ist und daß die den Ringraum ausfüllende Masse in an sich bekannter Weise aus einem aushärtenden Klebemittel, insbesondere einem Kunstharz, besteht.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eingezogene Endabschnitt (15') des Einsteckendes (15) einen mit Preßsitz eingefügten, eine axiale Abflußbohrung aufweisenden Pflock (19) enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 802 680;
deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1711030;
USA.-Patentschrift Nr. 2 678 853.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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