EP0589482A1

EP0589482A1 - Ring wrench

Info

Publication number: EP0589482A1
Application number: EP93115482A
Authority: EP
Inventors: Flavio Comoretto
Original assignee: Utensilerie Associate SpA
Current assignee: Utensilerie Associate SpA
Priority date: 1992-09-24
Filing date: 1993-09-24
Publication date: 1994-03-30
Also published as: IT1255824B; ITMI922183A1; ITMI922183A0

Abstract

Improved ring wrench in which the body half of the wrench head, which bounds the polygonal surface of the tool on the side directed towards the actuating shank, is of oval shape, with a vertex lying on the curve directed towards the actuating shank of the tool, and the cross-section of the tool shank is bounded by convex surfaces which are joined via a connecting arc, and the body of the tool shank gradually merges via concavely curved connecting surfaces into the oval circumference of the wrench head. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Ringschluessel, dessen Schluesselkopf, nachdem dieser mit dem Kopf einer Schraube in Verbindung gebracht wurde, die Moeglichkeit eroeffnet, Einschraube-, Spann- oder Loesevorgaenge durchzufuehren.The invention relates to an improved ring wrench, the wrench head, after it has been connected to the head of a screw, opens up the possibility of carrying out screwing, tensioning or loosening processes.

Ringschluessel dieser Art weisen im Inneren des Ringkoerpers ein Profil auf, z.B. ein polygonales Profil, um somit ein Verbinden mittels Formschluss mit dem Kopf einer Schraube oder einer Mutter zu ermoeglichen.Ring keys of this type have a profile in the interior of the ring body, e.g. a polygonal profile to enable a positive locking connection to the head of a screw or nut.

Bekannte Werkzeuge weisen einen Kopf auf, der im wesentlichen Kreisform hat und einstueckig mit dem Schluesselstiel ausgebildet ist, um ueber den Stiel ein Betaetigen des Schluessels zu ermoeglichen. Die bekannten Schluessel weisen einen Ring zur Bildung des Schluesselkopfes auf, der gleichmaessige Dicke aufweist; der Koerper des Schluessel- ringes vereint sich ueber einen Absatz oder eine Stufe mit dem Werkzeugstiel, der ueblicherweise geringere Dicke als der Schluesselkopf aufweist.Known tools have a head which has an essentially circular shape and is formed in one piece with the key handle in order to enable the key to be actuated via the handle. The known keys have a ring for forming the key head, which has a uniform thickness; the body of the keyring unites over one Heel or a step with the tool handle, which is usually less thick than the key head.

Bei bekannten Ringschluesseln dieser Art kann festgestellt werden, dass aufgrund der erheblichen Laenge des Betaetigungs- oder Werkzeugstieles, bei Einsatz des Werkzeuges hohe Kraefte entstehen, die zu sehr hohen Zug- und Druckkraeften im Inneren des ringfoermigen Koerpers des Schluesselkopfes fuehren und diesen, besonders in der Naehe der Verbindungsstelle zwischen Schluesselring und Betaetigungsstiel, hohen Belastungen aussetzen.In known ring wrenches of this type, it can be established that due to the considerable length of the actuating or tool handle, high forces arise when using the tool, which lead to very high tensile and compressive forces inside the ring-shaped body of the key head and this, particularly in the Expose high loads near the connection point between key ring and handle.

Diese Kraefte, besonders die auftretenden Zugkraefte, die bei dem Einsatz des Werkzeuges frei werden, koennen derartige Werte annehmen, dass ein Bruch oder ein Reissen des ringfoermigen Schluesselkoerpers eintritt, Beschaedigung, die meistens in der Naehe der Verbindungsstelle zwischen Ring und Betaetigungsstiel auftritt.These forces, especially the tensile forces that occur when the tool is used, can assume values such that the ring-shaped key body breaks or tears, damage that usually occurs near the connection point between the ring and the operating handle.

Es ist Aufgabe der vorstehenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und einen mit einem geschlossenen Ring versehenen Schluessel vorzuschlagen, in dem die haeufig auftretende Beschaedigungsgefahr des Werkzeuges aufgrund einer starken Belastung im Inneren des Ringkoerpers, besonders in der Naehe der Verbindungsstelle zwischen Ringkoerper und Stiel des Schluessels, gebannt wird.It is an object of the above invention to avoid the disadvantages of the prior art and to propose a key provided with a closed ring, in which the risk of damage to the tool that frequently occurs due to a heavy load inside the ring body, particularly in the vicinity of the connection point between the ring body and stem of the key, banished becomes.

Diese Aufgabe wird mit einem Ringschluessel geloest, der sich dadurch kennzeichnet, dass der Ringkoerper, der die Angriffsflaeche des Werkzeuges auf der Seite des Betaetigungsstieles begrenzt, ovalen Verlauf aufweist und der Scheitelpunkt der Kurve zum Betaetigungsstiel hin gerichtet ist, dass der Querschnitt des Betaetigungsstieles von konvex gewoelbte Flaechen begrenzt wird, die miteinander ueber bogenfoermig verlaufende Verbindungsflaechen vereint sind und dass der Betaetigungsstiel allmaehlich ueber konkav gewoelbte Flaechen mit dem ovalen Umfang des Schluesselkopfes in Verbindung tritt.This task is solved with a ring key, which is characterized in that the ring body, which limits the surface of the tool on the side of the operating handle, has an oval shape and the vertex of the curve is directed towards the operating handle, so that the cross section of the operating handle is convex domed surfaces are limited, which are united with one another via curved connecting surfaces and that the handle gradually connects to the oval circumference of the key head via concavely curved surfaces.

Durch den nicht runden sondern ovalen Verlauf des Schluesselkopfes, der zum Betaetigungsstiel hin gerichtet ist, sowie die Verbindung zwischen Schluesselkopf und Betaetigungsstiel ueber gewoelbte Flaechen, wird in ueberraschender Weise eine wesentliche Verbesserung des Kraftflusses gegenueber bekannten Ringschluesseln erzielt.Due to the non-round but oval shape of the key head, which is directed towards the handle, and the connection between the key head and handle via curved surfaces, a significant improvement in the power flow compared to known ring keys is surprisingly achieved.

Es wird ferner moeglich, einen weiteren vom Stand der Technik her bekannten Nachteil fuer Ringschluessel zu beseitigen, und zwar den Nachteil, dass aufgrund der Form der bekannten Ringschluessel, bei Beanspruchung des Schluesselkopfes sehr hohe Zugkraefte im Koerper des vieleckig ausgebildeten Schluesselkopfes, besonders in unmittelbarer Naehe der Verbindungsstelle zwischen Betaetigungsstiel und Schluesselkopf auftreten.It is also possible to eliminate a further disadvantage for ring keys known from the prior art, namely the disadvantage that due to the shape of the known ring keys, when the key head is used, very high tensile forces in the body of the polygonal key head, especially in the immediate vicinity the junction between Actuation handle and key head occur.

Das Auftreten hoher Zugkraefte, die sowohl im Ringkoerper als auch im Verbindungsstueck zum Betaetigungsstiel auftreten, hat in der Vergangenheit zu sehr starker Belastung sowohl im Werkzeugkopf als auch im Verbindungsstueck zum Stiel gefuehrt, Tatsache, die haeufig zum Reissen des Schluesselringes an dieser Stelle gefuehrt hat.The occurrence of high tensile forces, which occur both in the ring body and in the connecting piece to the actuating handle, has in the past led to very heavy loads both in the tool head and in the connecting piece to the handle, fact which has frequently led to the key ring being torn at this point.

Der Erfindungsgegenstand wird nun genauer anhand eines Ausfuehrungsbeispieles beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 in Draufsicht einen Ringschluessel bekannter Bauart;
Fig. 2 eine Vorderansicht eines Ringschluessels bekannter Bauart;
Fig. 3 eine Draufsicht eines Ringschluessels nach der vorstehenden Erfindung;
Fig. 4 eine Vorderansicht des Schluessels nach Fig. 3;
Fig. 5 ein Detail des Schluessels im Schnitt entlang der Linie V-V der Fig. 3;
Fig. 6 ein Detail des Schluessels im Schnitt entlang der Linie VI-VI der Fig. 4;
Fig. 7 die Kraftverteilung in einem herkoemmlichen Schluessel, dargestellt in einem Diagramm bestehend aus endlichen Elementen; und
Fig. 8 die Verteilung der Kraefte in einem erfindungsgemaessen Schluessel, dargestellt mit einem Diagramm, bestehend aus endlichen Elementen.

The subject matter of the invention will now be described in more detail using an exemplary embodiment and shown in the drawings. Show it:

Figure 1 is a plan view of a ring wrench of a known type.
Fig. 2 is a front view of a ring key of known type;
Fig. 3 is a plan view of a ring key according to the above invention;
Fig. 4 is a front view of the key of Fig. 3;
Fig. 5 shows a detail of the key in section along the line VV of Fig. 3;
Fig. 6 shows a detail of the key in section along the line VI-VI of Fig. 4;
7 shows the force distribution in a conventional key, shown in a diagram consisting of finite elements; and
Fig. 8 shows the distribution of the forces in one Key according to the invention, represented with a diagram consisting of finite elements.

Der Fig. 1 kann ein Ringschluessel entnommen werden, der vom Stand der Technik her bekannt ist.1 shows a ring wrench which is known from the prior art.

Der Schluessel besteht aus einem Betaetigungsstiel 1, der an jedem Ende einen Ring 2 aufnimmt, der aus einem Ringkoerper 3 gebildet ist, der im Inneren ein Profil 4 aufweist, z.B. ein vieleckiges Profil. Dadurch kann der Ring 2 mit dem Kopf 5, z.B. einem Sechskantkopf, einer Schraube oder einer Mutter in Wirkverbindung gebracht werden.The key consists of a handle 1, which receives a ring 2 at each end, which is formed from a ring body 3, which has a profile 4 on the inside, e.g. a polygonal profile. This allows the ring 2 with the head 5, e.g. a hexagon head, a screw or a nut are operatively connected.

Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, weist der Ringkoerper 3 eines bekannten Werkzeuges auf seinem gesamten Umfang konstante Materialbreite (S) auf. Der Fig. 2 kann entnommen werden, dass der Koerper des Kopfes 2 dicker ausgefuehrt ist, als der Stiel 1 des Werkzeuges. Dadurch erfolgt in nachteiliger Weise die Verbindung zwischen Kopf 2 und Stiel 1 des Werkzeuges ueber eine Stufe 6, die nicht allmaehlich sondern abrupt in den Stiel uebergeht.As can be seen from FIG. 1, the ring body 3 of a known tool has a constant material width (S) over its entire circumference. It can be seen from FIG. 2 that the body of the head 2 is made thicker than the handle 1 of the tool. As a result, there is a disadvantageous connection between the head 2 and the handle 1 of the tool via a step 6, which does not gradually but rather suddenly pass into the handle.

Wird der Ring 3 durch eine Kraft (Pfeil F) waehrend der Verwendung des Schluessels betaetigt, so wird der Werkzeugring von einer besonders hohen Zugkraft im Punkt P beeinflusst, wie dieses in Fig. 1 mit Strichpunktlinien dargestellt ist.If the ring 3 is actuated by a force (arrow F) while the key is being used, the tool ring is influenced by a particularly high tensile force at point P, as is shown in broken lines in FIG. 1.

Die Zugkraft P erreicht maximal Werte in jenem Punkt, an dem sich auch die Stufe 6 der Verbindung zwischen dem Kopf 2 und dem Betaetigungsstiel 1 befindet. Ferner treten an dieser Stelle auch maxiale Beanspruchungen im Werkzeugstiel 1 auf.The tensile force P reaches maximum values in that point which is also the level 6 of the connection between the head 2 and the actuation handle 1. Furthermore, there are also maximum stresses in the tool handle 1 at this point.

Es konnte festgestellt werden, dass fuer Ringschluessel, die nach dem Stand der Technik ausgebildet waren, die maximale mechanische Beanspruchung an einer Stelle des Werkzeuges auftritt, die von der geometrischen Gestalt fuer hohe Beanspruchungen nicht gerade vorteilhaft ist (besonders was den Kraftfluss anbetrifft). Dies ist ein Grund dafuer, dass haeufig Beschaedigungen des Ringschluessels an der durch Strichpunktlinien (P) gekennzeichneten Stelle auftreten.It could be determined that for ring wrenches that were designed according to the prior art, the maximum mechanical stress occurs at a point on the tool that is not exactly advantageous for high stresses due to the geometrical shape (especially with regard to the flow of force). This is a reason why the ring wrench is often damaged at the point indicated by the dashed lines (P).

Obwohl Ringschluessel seit langer Zeit Einsatz in der Technik finden, wurden durch den Benuetzer sowie den Hersteller bekannter Ringschluessel bisher das Auftreten von Rissen und Bruechen des Ringkoerpers am Werkzeugkopf vernachlaessigt, da solche Beschaedigungen nicht bei allen Schluesseln, sondern von Zeit zu Zeit in Abhaengigkeit von der Belastung des Werkzeuges auftraten. Heute, sei es aufgrund der Einfuehrung neuer Formen fuer Schraubenkoepfe, die fuer hochtechnische Aufgaben zum Einsatz gelangen, Formen, die bei vergleichbarem Schraubendurchmesser den Einsatz wesentlich kleinerer Schraubenkoepfe erlauben, sei es aufgrund der verbesserten Qualitaet des Schraubenmaterials selbst, die ein Anspannen der Schraube mit wesentlich hoeheren Kraftmomenten gegenueber frueheren Ausfuehrungsformen erlauben, tritt das Phaenomen einer Beschaedigung der Werkzeuge bekannter Bauart immer mehr in Augenschein und ist daher zu loesen.Although ring keys have been used in technology for a long time, the user and the manufacturer of known ring keys have so far neglected the occurrence of cracks and breaks in the ring body on the tool head, since such damage does not occur with all keys, but from time to time depending on that Tool load occurred. Today, be it due to the introduction of new forms for screw heads that are used for highly technical tasks, forms that allow the use of significantly smaller screw heads with a comparable screw diameter, be it because of the improved quality of the screw material Even those that allow the screw to be tightened with significantly higher moments of force compared to previous embodiments, the phenomenon of damage to the tools of known design is becoming increasingly apparent and must therefore be solved.

Der Ringschluessel (Fig. 3 bis 6), der nach der Erfindung vorgeschlagen wird, weist einen Kopf 2 auf, von dem lediglich das vordere Teil 3 den Verlauf eines Kreisbogens hat. Ungefaehr ab der Mittellinie Y wird der Kopf 2 des neuen Ringschluessels von einem ovalen Koerper oder einem Koerper mit pseudo-elliptischen Verlauf, wie in der Zeichnung mit der Linie 20 gezeigt ist, begrenzt. Demzufolge nimmt die Breite (S, 21) des Schluesselkopfes ungefaehr ab der Mittellinie Y bis zum Stiel 1 staendig zu. Die Dicke (S, 21) erreicht ihren Maximalwert im Schnitt mit der Laengsachse X.The ring key (Fig. 3 to 6), which is proposed according to the invention, has a head 2, of which only the front part 3 has the shape of an arc. Approximately from the center line Y, the head 2 of the new ring key is delimited by an oval body or a body with a pseudo-elliptical course, as shown in the drawing with the line 20. Accordingly, the width (S, 21) of the key head increases approximately from the center line Y to the handle 1. The thickness (S, 21) reaches its maximum value on average with the longitudinal axis X.

In Fig. 3 ist die bekannte und herkoemmliche Form eines Ringschluessels noch einmal unter Zuhilfenahme einer Strichpunktlinie dargestellt, um einen Vergleich zwischen einem herkoemmlichen und einem neuen Werkzeug zu erlauben. Der Zeichnung kann entnommen werden, dass die parallelen Seitenflaechen 24 des Stieles 1 ueber einen Abschnitt 30, 31, der bogenfoermig-konkaven Verlauf hat, in den Aussenumfang des Ringes 2 uebergehen.In Fig. 3 the known and conventional form of a ring wrench is shown again with the aid of a chain line to allow a comparison between a conventional and a new tool. From the drawing it can be seen that the parallel side faces 24 of the stem 1 pass over a section 30, 31 which has an arcuate-concave shape into the outer circumference of the ring 2.

Der Fig. 4 sowie der Fig. 5 kann entnommen werden, dass die Vereinigung zwischen dem Stiel 1 des Werkzeuges und dem ringfoermigen Kopf 2 nicht abrupt erfolgt (z.B. ueber eine Stufe), sondern die Verbindung erfolgt sehr allmaehlich ueber eine Verbindungsflaeche 22, die bogenfoermigen, konkaven Verlauf hat.4 and FIG. 5 can be seen that the Union between the handle 1 of the tool and the ring-shaped head 2 does not take place abruptly (for example over a step), but the connection is made very gradually via a connecting surface 22 which has an arcuate, concave course.

Die Erfindung lehrt aber noch mehr.But the invention teaches even more.

Wie der Fig. 6 zu entnehmen ist, sind die Seitenflaechen 23 und 24, die den Koerper des Stieles 1 begrenzen, besonders in unmittelbarer Naehe des Kopfes 2 gewoelbt ausgebildet und ueber eine Bogenflaeche (Radius r) miteinander verbunden.As can be seen from FIG. 6, the side surfaces 23 and 24, which delimit the body of the stem 1, are arched, particularly in the immediate vicinity of the head 2, and are connected to one another via an arc surface (radius r).

Durch diese Massnahme kann ein allmaehlicher, ruhiger Kraftfluss vom Schluesselkopf 2 in den Betaetigungsstiel des Werkzeuges ohne abrupte Richtungsaenderung und somit steil ansteigende Belastungsmomente erfolgen.With this measure, a gradual, smooth flow of force from the key head 2 into the actuating handle of the tool can take place without an abrupt change in direction and thus steeply increasing load moments.

Versuche haben gezeigt, dass bei Belasten eines Ringes mit einer vorbestimmten Kraft F, die in einem herkoemmlichen Schluessel hervorgerufenen Kraftlinien (Fig. 7), die durch einen Rechner (unter Zuhilfenahme des Verfahrens der finiten Elemente) dargestellt wurden, einen Maximalwert an der angegebenen Stelle P erreichen.Experiments have shown that when a ring is loaded with a predetermined force F, the lines of force produced in a conventional key (FIG. 7), which were represented by a computer (with the aid of the finite element method), have a maximum value at the specified point Reach P.

Bei dem Versuch nahm die Kraft P einen Einheitswert gleich 11,8 Messeinheiten an.In the test, the force P assumed a unit value equal to 11.8 measurement units.

Ferner kann der Fig. 7 entnommen werden, dass in unmittelbarer Naehe des Kopfes 2, im Werkzeugstiel 1 eine weitere Kraft P' zu messen ist, die einem Einheitswert von 11,9 entsprach.7 that a further one is located in the immediate vicinity of the head 2, in the tool handle 1 Force P 'is to be measured, which corresponded to a unit value of 11.9.

Daraus kann in einfacher Weise geschlossen werden, dass die sehr hohe Zugkraft P, die sich im Ring 2 aufbaut, und die zusaetzliche Kraft P', die sich im Verbindungsteil zwischen Stiel 1 und Schluesselkopf 2 einstellt, eine solche Beanspruchung fuer den Ring 2 und das Verbindungsstueck darstellt, dass ein Brechen oder Reissen des Schluessels P nicht auszuschliessen ist.It can be concluded in a simple manner that the very high tensile force P, which builds up in the ring 2, and the additional force P ', which arises in the connecting part between the handle 1 and the key head 2, such a stress for the ring 2 and that Connection piece shows that breaking or tearing of the key P cannot be ruled out.

Die Versuche wurden mit der Annahme gefahren, dass die Dicke des Werkzeugkopfes gleich der Dicke des Werkzeugstieles war, um somit die Beeinflussung aufgrund verschieden dicker Verbindungsstellen zwischen den beiden Teilen zu vermeiden.The tests were carried out with the assumption that the thickness of the tool head was equal to the thickness of the tool handle, in order to avoid the influence due to differently thick connection points between the two parts.

Prueft man hingegen die Darstellung gemaess Fig. 8, die den Kraftfluss in einem Schluessel nach der vorstehenden Erfindung darstellt, wobei der Schluessel mit einer Kraft F belastet wurde, die identisch mit der Kraft des vorangegangenen Versuches war, so konnte festgestellt werden, dass im kritischen Punkt P die Zugkraft auf einen Einheitswert von 8,1 sank. Ferner war festzustellen, dass die Stelle des Werkzeugstieles, an der sich ein steiler Anstieg der Belastung aufgrund der Zugkraft P' einstellte, wesentlich von der Verbindungsstelle zwischen Ring 2 und Stiel 1 abgerueckt war. Dadurch wurde ein Summeneffekt der auftretenden Kraefte vermieden.On the other hand, if one examines the representation according to FIG. 8, which shows the flow of force in a key according to the present invention, the key being loaded with a force F which was identical to the force of the previous experiment, it was found that in the critical Point P the pulling force dropped to a unit value of 8.1. It was also found that the position of the tool handle, at which a steep increase in the load due to the tensile force P 'occurred, had moved significantly away from the connection point between ring 2 and handle 1. This made the occurring forces avoided.

Ferner konnte festgestellt werden, dass die Kraft P' auf einen Einheitswert von 9,6 absank.It was also found that the force P 'dropped to a unit value of 9.6.

Ohne Zweifel sind die verminderten spezifischen Belastungswerte des Ringes 2 des Ringschluessels 1 auf die ausgewaehlte, besondere Formgebung des Werkzeuges nach der Erfindung zurueckzufuehren.Without a doubt, the reduced specific load values of the ring 2 of the ring key 1 are due to the selected, special shape of the tool according to the invention.

Eine besondere Bedeutung kommt dem ovalen Teilstueck 21 des Ringes 2 auf der zum Werkzeugstiel gerichteten Seite zu. Auch ist den konvex gewoelbten Flaechen 23 und 24 des Stiels, sowie der Verbindung ueber ein bogenfoermig-konkaves Teilstueck zwischen Ring 2 und dem Stiel 1 in Uebereinstimmung mit der Verbindungsstelle 22 grosse Bedeutung zuzumessen.Of particular importance is the oval section 21 of the ring 2 on the side facing the tool handle. Great importance is attached to the convexly curved surfaces 23 and 24 of the stem, as well as the connection via an arcuate-concave section between ring 2 and stem 1 in accordance with the connection point 22.

Diese Ergebnisse werden in der Praxis aufgrund des besonderen bogenfoermig-konvexen Ueberganges zwischen dem Ring und dem Stiel des Werkzeuges weiter verbessert.These results are further improved in practice due to the special curved-convex transition between the ring and the handle of the tool.

In den Figuren 7 und 8 weisen die Bezugszeichen "C" auf das Vorhandensein einer Druckkraft und die Bezugszeichen "T" auf das Vorhandensein einer Zugkraft hin.In FIGS. 7 and 8, the reference symbols "C" indicate the presence of a compressive force and the reference symbols "T" indicate the presence of a tensile force.

Claims

Verbesserter Ringschluessel, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkoerper (2, 21), der die Angriffsflaeche des Werkzeuges auf der Seite des Betaetigungsstieles (1) begrenzt, ovalen Verlauf (20) aufweist und der Scheitelpunkt der Kurve zum Betaetigungsstiel (1) hin gerichtet ist, dass der Querschnitt des Betaetigungsstieles (1) von konvex gewoelbten Flaechen (23) begrenzt wird, die miteinander ueber bogenfoermig verlaufende Verbindungsflaechen (24) vereint sind und dass der Betaetigungsstiel (1) allmaehlich ueber konkav gewoelbte Flaechen (22) mit dem ovalen Umfang (20) des Schluesselkopfes (2, 22) in Verbindung tritt.Improved ring key, characterized in that the ring body (2, 21), which limits the surface of the tool on the side of the actuating handle (1), has an oval shape (20) and the vertex of the curve is directed towards the actuating handle (1), that the cross section of the actuating handle (1) is limited by convexly curved surfaces (23), which are united with one another via curved connecting surfaces (24), and that the actuating handle (1) gradually over concave curved surfaces (22) with the oval circumference (20 ) of the key head (2, 22).

Verbesserter Ringschluessel, nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die parallelen Seiten (24) des Stieles (1) sich ueber konkav-gewoelbte Flaechen (30, 31) mit dem aeusseren Umfang des Ringes (2) verbinden.Improved ring key, according to claim 1, characterized in that the parallel sides (24) of the stem (1) connect to the outer circumference of the ring (2) via concave-curved surfaces (30, 31).