Der Drehmomentschlüssel – Aufbau, Funktion, Typen

Drehmomentschluessel einstellen
Drehmomentschluessel einstellen

Wer selbst die Reifen seines Autos wechselt, dem ist der Drehmomentschlüssel wohl bekannt. Aber auch für unzählige andere Anwendungen kommt dieses hilfreiche Werkzeug in Frage, oder ist sogar unabdingbar. Die folgenden Informationen, Tipps und Hinweise helfen, beim Kauf eines Drehmomentschlüssels die richtige Wahl zu treffen.

Was genau ist das Drehmoment und warum kommt es darauf besonders an?

Vor der Überlegung, wie ein Drehmomentschlüssel funktioniert und wie die Auswahl des richtigen Werkzeugs für den eigenen Bedarf erfolgen sollte, lohnt ein kurzer Blick auf das Drehmoment selbst. Denn wer verstanden hat, was Drehmoment eigentlich ist, versteht auch leicht die Funktionsweise und letztlich auch die Wichtigkeit eines Drehmomentschlüssels. [überspringen]

Das Drehmoment

Drehmoment einfach erklärt
torque = Drehmoment, force = Kraft

Das Drehmoment ist einfach gesagt die Drehwirkung einer Kraft auf einen Körper.

So wie die physikalische Größe Kraft für eine lineare Bewegung den Impuls in eine definierte Richtung angibt, gibt das Drehmoment die Energie an, die sozusagen „drehend“ auf einen Körper einwirkt.

Am besten kann man sich das am Beispiel eines Rads vorstellen. Das Drehmoment versetzt das Rad in eine drehende Bewegung. Hat man stattdessen einen feststehenden Körper, zum Beispiel das selbe Rad mit angezogener Bremse, bewegt es sich nicht. Übersteigt das Drehmoment die Widerstandsfähigkeit des Körpers, versagt dieser an seiner schwächsten Stelle. Am Beispiel des Rads, würde im Falle einer angezogenen Bremse entweder die Bremse nachgeben, oder ein anderes Bauteil versagen.

Warum das Drehmoment den Ausschlag gibt

Das Drehmoment, und damit auch der Drehmomentschlüssel, wird immer dann interessant, wenn eine Verbindung durch eine axiale Drehbewegung erzeugt wird.

Im Klartext: Durch eine Verschraubung. Interessanterweise ist dabei in der Regel nicht ausschlaggebend, welche Kraft die Schraube selbst aufnehmen kann. Um zu dem bereits angeführten Beispiel des Rads zurück zu kommen, bedeutet das, ausschlaggebend ist nicht die Kraft, mit der das Rad entlang der Bolzenachse gegen die Schrauben drückt. In dieser Kraftrichtung können Bolzen oder Schrauben üblicherweise enorme Kräfte aufnehmen, so dass hier kaum der kritische Bereich erreicht wird. Stattdessen ist das Drehmoment dafür erforderlich, um die Mutter mit einer genau definierten Kraft auf die Schraube, oder die Schraube analog dazu mit vordefinierter Energie in das Gegengewinde einzudrehen.

Das Ziel ist dabei recht simpel: Die Verschraubung soll so fest sein, dass sich Schraube oder Mutter auch durch Vibrationen oder thermische Spannungen unter normalen Bedingungen nicht lösen kann. Andererseits darf die Schraube nicht so fest angezogen werden, dass das Material der Schraube selbst durch die Drehbewegung geschwächt wird. In Drehrichtung liegt die Belastbarkeit von Metall nämlich erheblich unter der Widerstandsfähigkeit gegen lineare Kräfte. Kurz gesagt, geht es darum, eine Schraube oder Mutter so fest anzuziehen, dass sie sich nicht mehr löst, aber noch nicht bricht.

Da Schrauben, Bolzen und Muttern heute strengen Regulierungen unterliegen, lässt sich die erforderliche Kraft sehr genau definieren. Ebenso lässt sich festlegen, ab welcher Kraft ein Schaden zu befürchten ist, also welches Moment nicht überschritten werden darf.

Der Drehmomentschlüssel

Um aus der Erkenntnis, mit welcher Kraft eine Verschraubung angezogen werden darf und muss, einen realen Nutzen zu ziehen, bedarf es nun eines passenden Werkzeugs. Der Drehmomentschlüssel ist genau dieses Werkzeug. Er ermöglicht die Regulierung des Drehmoments, das beim Anziehen auf die Verschraubung ausgeübt wird.

Aufbau und Funktion

Doch was steckt nun hinter dem Namen Drehmomentschlüssel und wie funktioniert er?

Der grundsätzliche Aufbau eines Drehmomentschlüssels ist recht simpel. Wie auch normale Steckschlüsselsätze, verfügt der Drehmomentschlüssel über einen Griff und eine Aufnahme für Steckschlüssel verschiedener Größe. So lässt er sich Verbindung mit einem handelsüblichen Steckschlüsselsatz problemlos für verschiedene Schraubengrößen einsetzen.

Das Kernstück eines jeden Drehmomentschlüssels liegt dagegen zwischen diesen beiden eher gewöhnlichen Bestandteilen. Je nach Typ und Ausführung erfolgt zwischen Steckschlüssel und Griff entweder die Ermittlung und Anzeige des aufgewendeten Drehmoments, oder dessen Begrenzung. Details hierzu finden sich im späteren Abschnitt „Typen und Ausführungen„. Grundsätzlich lässt sich aber bereits jetzt festhalten, dass Drehmomentschlüssel generell entweder das Drehmoment anzeigen, so dass der Nutzer seine aufgewendete Energie anpassen kann, oder sie begrenzen das Moment auf den Steckschlüssel auf einen eingestellten Oberwert. Wird dieser überschritten, signalisiert der Schlüssel diesen Punkt und gibt nach.

Nicht essentieller Bestandteil der drehmomentbegrenzenden Funktion, sondern viel mehr ein Angebot an eine bequeme Handhabung des Schlüssels allgemein, ist die meist verwendete Umschaltfunktion, wie man sie auch von jedem einfachen Steckschlüsselsatz kennt. Sie ist meist im Kopf des Schlüssels mit integriert und erlaubt ein einfaches Umschalten von Rechts- auf Linkslauf.

Anwendungsbereiche

Ein Drehmomentschlüssel kann überall dort zum Einsatz kommen, wo Verschraubungen erstellt werden. Für den Heimwerker sind das in erster Linie alle Arbeiten rund um das eigene Auto. Betrachtet man sich die Gebrauchsanleitung eines Fahrzeugs einmal etwas genauer, fällt auf, dass bei anzuziehenden Schrauben generell das zulässige Drehmoment angegeben ist. Durch diese Angabe stellt der Hersteller sicher, dass die betreffende Schraube einerseits fest genug angezogen ist, um sich nicht zu lösen und andererseits nicht durch übermäßiges Moment beschädigt wird. Das Ergebnis ist eine möglichst hohe Sicherheit für die Verwendung des einzelnen Bauteils, aber auch für das Fahrzeug insgesamt.

Aber auch andere Bereiche bedürfen der Verwendung eines Drehmomentschlüssels. Ob Gartenhaus, Spielschaukel oder sonstiger Bausatz, heute geben unzählige Hersteller zur eigenen Sicherheit und zur Sicherheit der Nutzer Drehmomente für jede noch so belanglose Schraube oder Mutter an.

Verlassen wir den Heimwerkerbereich, finden sich zum Beispiel in der Industrie und am Bau unzählige Anwendungen für Drehmomentschlüssel. Je höher die Belastung einer Verschraubung ist, umso wichtiger wird das korrekte Drehmoment, um das Gefahrenpotential zu minimieren.

Typen und Ausführungen

Wie bei den meisten anderen technischen Geräten oder Einrichtungen, haben sich auch beim Drehmomentschlüssel verschiedene Typen etabliert. Da jeder Hersteller den einen oder anderen Typ dann nochmals auf seine eigene, wieder individuelle Art und Weise umsetzt, bietet der Markt als Resultat eine Vielzahl unterschiedlicher Werkzeuge für dieselbe Verwendung. Letztendlich lassen sich aber alle gängigen Modelle auf die wenigen, nachfolgend beschriebenen Typen zurückführen.


Eine kleine Einteilung:

AuslösendeAnzeigende
  • Knickschlüssel
  • Knack-Schlüssel
  • Slipper
  • mechanische Schlüssel
  • elektronische Schlüssel
  • mechatronische Schlüssel


Verschiedene Drehmomentschlüssel im Überblick

verschiedene Drehmomentschlüssel
verschiedene Drehmomentschlüssel

Generell lässt sich für alle Drehmomentschlüssel festhalten, dass die ausschlaggebenden Eigenschaften in einer hohen Reproduzierbarkeit der Ergebnisse liegen, sowie in einer exakten Angabe des aufgebrachten Moments, unabhängig von Handhabungsunterschieden durch den einen oder anderen Nutzer. Diese Anforderungen sind nachvollziehbar, da die Arbeit natürlich bei jeder Anwendung mit derselben Genauigkeit und Zuverlässigkeit erfolgen soll. Weiterhin wird das Arbeitsergebnis erst dann sicher, wenn das Werkzeug möglichst wenig von einer anderen Haltung oder einer unterschiedlichen Ansetzweise des Steckschlüssels reagiert.

Auslösende Drehmomentschlüssel

Die erste große Gruppe der Drehmomentschlüssel sind die so genannten auslösenden Drehmomentschlüssel. Diese werden so bezeichnet, da sie bei Erreichen des gewünschten Moments „auslösen“, also eine weitere Momentübertragung bewusst verhindern. In dieser Gruppe gibt es wiederum verschiedene Ausführungen an Schlüsseln, die sich klar in ihrer Funktionsweise unterscheiden.

  1. Knickschlüssel sind Werkzeuge, die bei Erreichen des maximalen Drehmoments schlicht abknicken oder abbrechen und so eine weitere Kraftübertragung unterbinden. Diese Schlüssel sind zwar sehr simpel und sicher in der Handhabung, da sie alleine durch die Funktionsweise eine übermäßige Momentweitergabe schlicht unmöglich machen. Allerdings hat sich dieser Typ aus offensichtlichen Gründen nie durchgesetzt. Gerade im Heimwerkerbereich ist ein lediglich einmalig nutzbares Werkzeug kaum zielführend.
  2. Knack-Schlüssel dagegen dürfen mit die bekanntesten Drehmomentschlüssel sein. Sie bestehen üblicherweise aus einem recht langen Rohr zwischen Aufnahme des Steckschlüssels und Griff, in dem der einstellbare Mechanismus zur Auslösung untergebracht ist. Meist erfolgt die Einstellung über ein oder mehrere Drehräder am Ende des Handgriffs. Wird mit dem Knack-Schlüssel eine Verschraubung erstellt, macht sich der Schlüssel bei Erreichen des Maximalmoments durch ein lautes Knacken bemerkbar. Wichtig ist, dass an diesem Punkt die Kraftübertragung durch den Anwender sofort gestoppt werden muss, da der Schlüssel das nicht automatisch unterbindet. Somit ist der Knack-Schlüssel in seiner Handhabung und Einstellung zwar sehr komfortabel und daher weit verbreitet, er erfordert aber eine gewisse Aufmerksamkeit und ein sorgsames Vorgehen durch den Nutzer.
  3. Ähnlich dem Knack-Schlüssel, löst der so genannte Slipper bei Erreichen des vorgegebenen Moments aus. Entgegen dem vorgenannten Typus weist sich der Slipper aber dadurch aus, dass er ab dem erreichten Maximalmoment einfach durchrutscht, so dass jede weitere Kraftübertragung unterbunden wird. Die Handhabung wird daher deutlich sicherer, da das bewusste Beenden der Kraftübertragung nicht nötig ist. Der Schlüssel selbst löst im wahrsten Sinne des Wortes aus und beendet die Kraftübertragung. Damit eignet er sich besonders für wenig erfahrene Nutzer, oder für den nur gelegentlichen Gebrauch.

Anzeigende Drehmomentschlüssel

Im Gegensatz zu den auslösenden Drehmomentschlüsseln, werden anzeigende Drehmomentschlüssel nicht von sich aus tätig. Sie zeigen lediglich das aktuell wirkende Moment an und ermöglichen so die Anpassung der Kraft durch den Nutzer.

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Die Drehmoment-Anzeige
Der gebräuchlichste anzeigende Drehmomentschlüssel, wenn nicht sogar der am weitesten verbreitete Drehmomentschlüssel überhaupt, ist der mechanische Schlüssel mit Skala. Der Aufbau ist extrem simpel, da er neben Griff und Vierkantaufnahme lediglich aus einem teilweise flexiblen Verbindungsrohr und einem darauf angebrachten Zeiger mit Skala besteht. Je höher die Kraft, umso mehr biegt sich das Rohr durch. Da der Zeiger die Biegung nicht mitmacht, weicht er aus der Rohrachse aus und zeigt auf der Skala den Wert der mit der Ausweichbewegung verbundenen Kraft an.

Weitere anzeigende Drehmomentschlüssel sind meist elektronischer oder mechatronischer Bauart. Die Funktionsweisen unterscheiden sich hier teils stark. Als Ergebnis wird jedoch auf einem digitalen Display letztlich das anstehende Moment analog zum oben beschriebenen mechanischen Schlüssel angezeigt. Auch bei diesen Modellen muss der Anwender aufmerksam arbeiten und die Kraft selbst regulieren. Ein automatisches Abschalten, Knacken oder Durchrutschen gibt es bei diesen Typen nicht.

Welcher Drehmomentschlüssel ist der Richtige?

Welcher Drehmomentschlüssel der richtige ist, hängt stark von der Nutzung und dem Nutzer ab. Für den Heimwerkerbedarf reicht häufig ein mechanischer anzeigender Schlüssel aus, da die simple Konstruktion ihn zum günstigsten Modell macht. Sicherer bei nur gelegentlicher Nutzung sind auslösende Schlüssel. Letztendlich sollte aber ohnehin immer mit der nötigen Sorgfalt und Aufmerksamkeit gearbeitet werden, um Fehler zu vermeiden.

Tipps und Hinweise zum Umgang mit dem Drehmomentschlüssel

Ist der richtige Drehmomentschlüssel erst einmal gefunden, gilt es, diesen richtig anzuwenden. Tipp Nummer eins ist hier immer der Blick in die Bedienungsanleitung. Auch wenn diesen Schritt viele Menschen als unnötig erachten, hilft er doch, Bedienungsfehler zu vermeiden und so das Material vor Schäden zu schützen und das Arbeitsergebnis in die gewünschte Richtung zu lenken.

Die richtige Einstellung

Oberste Priorität bei der Verwendung eines Drehmomentschlüssels hat die richtige Einstellung des maximalen Drehmoments. Dieser Aspekt kommt allerdings nur bei auslösenden Schlüsseln zum Tragen, da anzeigende Schlüssel schlicht keine Einstellmöglichkeiten mit sich bringen. Der Vorgang des Einstellens selbst hängt von der Konstruktion des Schlüssels ab. Meist erfolgt die Einstellung über zwei gegenläufige Drehräder am Ende des Handgriffs. Wie die vorhandenen Skalen abzulesen und einzustellen sind, muss unbedingt nach den Vorgaben der jeweiligen Bedienungsanleitung erfolgen, da sich selbst optisch beinahe identische Schlüssel in kleinen, aber wesentlichen Details unterscheiden können.

Die richtige Anwendung

Um die Anzeige eines Drehmomentschlüssels nicht zu verfälschen, kommt es auf die richtige Anwendung an. Das bedeutet zunächst, dass der Schlüssel sauber und vollständig an der Schraube angesetzt werden sollte, um ein Abrutschen zu vermeiden. Viel wichtiger für das Ergebnis ist dann aber die korrekte Bedienung. Die Kraft sollte ausschließlich am Handgriff aufgebracht werden und nicht zusätzlich durch die zweite Hand zum Beispiel am Rohr erfolgen. Denn insbesondere, wenn die zweite Hand des Bedieners vor den Mechanismus greift, kann dieser die Kraft dieser Hand nicht mehr erfassen und gegebenenfalls begrenzen.

Warum sollte der Drehmomentschlüssel nach der Arbeit wieder entspannt werden?

Für dauerhaft stimmige Anzeige- bzw. Auslöseergebnisse ist es unabdingbar, den Drehmomentschlüssel nach der Arbeit wieder zu entspannen. Hintergrund ist die Tatsache, dass ein dauerhaft unter Spannung stehendes Material langfristig zu einer plastischen Verformung neigt. Als Ergebnis weist die Mechanik in Ruheposition bereits eine veränderte Lage auf, was sich erheblich auf das Ergebnis auswirken kann. Landläufig könnte man sagen, ein dauerhaft unter Spannung stehender Schlüssel wird über kurz oder lang „weich“ und taugt nicht mehr zu einer genauen Anzeige.

Deshalb sollte der Drehmomentschlüssel kalibriert werden

Die regelmäßige Kalibrierung eines Drehmomentschlüssels hilft, die Messergebnisse dauerhaft exakt zu erhalten. Wie bereits zum Thema Entspannen des Schlüssels beschrieben, verändert sich Material mit der Zeit. Das kommt selbst bei korrekt entspannten Schlüssel auf Dauer vor. Darüber hinaus wirken sich Temperaturunterschiede auf das Material in der Art aus, dass die Vorspannung im Material selbst abweichen kann. Dadurch wird ein Drehmomentschlüssel zwar nicht unbrauchbar, das angezeigte Ergebnis wird aber ungenau. Daher macht es Sinn, einen Drehmomentschlüssel von Zeit zu Zeit zu kalibrieren und so dauerhaft ein exaktes Arbeitsergebnis zu gewährleisten.

Sonstige Tipps beim Kauf eines Drehmomentschlüssels

Die beschriebenen Details zu verschiedenen Drehmomentschlüsseln sollten bereits eine große Hilfe bei der Entscheidung für den einen oder anderen Typ Drehmomentschlüssel sein. Steht der gewünschte Typ erst einmal fest, lohnt es dennoch vor dem Kauf, verschiedene Angebote zu vergleichen.

Bei selber Funktionsweise können sich Schlüssel verschiedener Hersteller zum einen in der Bedienung, zum anderen natürlich auch im Preis deutlich unterscheiden. Wer seinen Drehmomentschlüssel zur sporadisch verwendet, kann daher etwa auf etwas Komfort zu Gunsten eines besseren Preises verzichten. Andererseits kann die Wahl eines Modells mit einer klareren Anzeige oder Einstellmöglichkeit dem Gelegenheitsnutzer mehr Sicherheit in der Anwendung geben, so dass hier möglicherweise selbst ein höherer Preis sinnvoll sein kann. Kurzum sollte vor dem eigentlichen Kauf immer ein Blick in die Breite des Sortiments vorangehen, um alle Optionen und Varianten bei der Kaufentscheidung berücksichtigen zu können.

Cartrend Unitec Drehmomentschlüssel mit Nüssen 20809
  • Werkzeug für den professionellen Wartungs- und Reparatureinsatz am Auto, für das Anziehen von Radmuttern, Zylinderkopfschrauben, usw.
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