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Dokumentenidentifikation DE69723819T2 27.05.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000886559
Titel ANGETRIEBENER SCHRAUBENSCHLÜSSEL
Anmelder Atlas Copco Tools AB, Stockholm, SE
Erfinder RAHM, Roland, Erik, S-194 37 Väsby, SE
Vertreter Beyer & Jochem Patentanwälte, 60322 Frankfurt
DE-Aktenzeichen 69723819
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 11.03.1997
EP-Aktenzeichen 979086303
WO-Anmeldetag 11.03.1997
PCT-Aktenzeichen PCT/SE97/00408
WO-Veröffentlichungsnummer 0097033721
WO-Veröffentlichungsdatum 18.09.1997
EP-Offenlegungsdatum 30.12.1998
EP date of grant 30.07.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.05.2004
IPC-Hauptklasse B25B 23/14

Beschreibung[de]

Die Erfindung befaßt sich mit einem Motorschraubendreher von einer Art mit einem Planetenreduktionsgetriebe und einer das Drehmoment begrenzenden Ausrückkupplung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 (siehe US-A-3 834 467).

Insbesondere betrifft die Erfindung einen Motorschraubendreher, bei welchem die Ausrückkupplung zwischen einem Hohlrad, das in das Reduktionsgetriebe eingeschlossen ist, (und einem Gehäuse)* vom Übersetzer eingefügt, fehlt im englischen Originaltext angeordnet ist, wobei erste Nockenmittel an dem Hohlrad und zweite Nockenmittel an einem ringförmigen Druckelement vorgesehen sind, zwei oder mehr Wälzkörper zwischen dem Druckelement und dem Hohlrad angeordnet sind, um in die ersten und zweiten Nockenmittel einzugreifen, und Federmittel so angeordnet sind, daß sie einen drehmomentübertragenden Eingriff zwischen den ersten und zweiten Nockenmitteln aufrechterhalten.

Ein Motorschraubendreher der vorstehenden Art ist bereits beispielsweise in dem US-Patent Nr. 3,834,467 beschrieben worden. Der in diesem Patent gezeigte Schraubendreher besitzt ein drehbares, aber axial unbewegliches Hohlrad und eine das Drehmoment begrenzende Ausrückkupplung, die ein federbelastetes Druckelement ebenso wie Nockenmittel an dem Druckelement und dem Hohlrad umfaßt.

Ein bedeutendes Merkmal dieses bekannten Schraubendrehers ist seine relativ große axiale Abmessung. Deren Ursache liegt darin, daß die das Druckelement umfassende Ausrückkupplung axial getrennt von dem Hohlrad angeordnet ist. Das Ergebnis ist ein ziemlich langes Werkzeuggehäuse. Dies stellt jedoch bei dem in diesem Patent dargestellten Typ von Werkzeug, nämlich einem Winkelschraubendreher, keinen Nachteil dar, weil ein langes Werkzeuggehäuse mit einem weit versetzten Werkzeuggriff eine leichtere Gegenreaktion durch den Bediener auf ein Reaktionsmoment fördert.

Im Gegensatz zu Winkelschraubendrehern muß ein gerades pistolenartiges Werkzeug kürzer sein, um eine komfortable und effektive Handhabung des Werkzeuges zu fördern und das Gewicht zu reduzieren. Das Problem, zu welchem die Erfindung eine Lösung darstellt, tritt auf, wenn man diese vorbekannte Art eines Reduktionsgetriebes/Kupplungsmechanismus in einem pistolenartigen Werkzeug einsetzt. Die Axialabmessungen des Werkzeuggehäuses neigen dazu, zu groß zu sein, um die Anforderungen an ein handliches Werkzeug zu erfüllen.

Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, einen Motorschraubendreher der zuvor beschriebenen Art zu schaffen; bei welchem das Reduktionsgetriebe/der Kupplungsmechanismus axial sehr kompakt ist, um die Gesamtlänge des Werkzeuges gering zu halten (siehe auch US-A-4 842 078).

Die vorliegende Erfindung löst die vorstehende Aufgabe durch Schaffen eines Motorschraubendrehers entsprechend dem Kennzeichenteil von Anspruch 1.

Weitere Aspekte und Vorzüge der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen deutlich.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist nachstehend im Detail mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Die Zeichnungen zeigen:

1 einen Längsschnitt durch den vorderen Teil eines Motorschraubendrehers;

2 einen Teilschnitt durch den in 1 gezeigten Motorschraubendreher, der in einer anderen Ebene angeordnet ist;

3 eine Seitenansicht der Ausrückkupplung, die in dem in 1 gezeigten Motorschraubendreher enthalten ist.

Der in den Zeichnungen dargestellte Schraubendreher besitzt eine Motoreinheit 10, von welcher in 1 lediglich der vordere Endbereich gezeigt ist. Da die Motoreinheit 10 keinen Teil der Erfindung bildet, wird eine detaillierte Beschreibung von ihr nicht benötigt und ist daher aus dieser Beschreibung ausgelassen worden.

Ein Gehäuse 11 für ein Reduktionsgetriebe 12 und eine das Drehmoment begrenzende Ausrückkupplung 13 ist mit der Motoreinheit 10 verblockt. Eine Abtriebsspindel 14 ist über das Reduktionsgetriebe 12 mit der Motoreinheit 10 verbunden und ist mit einem Futter 15. zum Anbringen eines eine Schraubverbindung angreifenden Werkzeugeinsatzes versehen. An seinem vorderen Ende ist das Gehäuse 11 mit einer Stirnwand 16 versehen, in welcher die Abtriebswelle 14 drehbar gelagert ist. Die Stirnwand 16 ist mit einem inneren Kragenbereich 17 zum Schaffen einer genauen Führung für die Abtriebswelle 14 ausgebildet. Eine Buchse 18 an dem vorderen Ende der Stirnwand 16 bildet ein Lager für die Abtriebswelle 14 und ist mit einem ringförmigen Absatz zum Übertragen von Axialkräften von der Spindel 14 auf das Gehäuse 11 ausgebildet. Ein Sicherungsring 19 und ein Stöße dämpfender nachgiebiger Ring 20 sind auf der Spindel 14 zum Angreifen an dem Absatz der Buchse 18 angebracht. In entgegengesetzter Richtung ist die Welle 14 durch einen Sicherungsring 21 axial verriegelt, der mit dem inneren Ende des Kragenbereichs 17 der Stirnwand zusammenwirkt. Das rückwärtige Ende des Gehäuses 11 weist eine Stirnwand 22 auf, die mit Hilfe von Schrauben 23 an der Motoreinheit 10 befestigt ist. Die Stirnwand 22 ist mit einer Kugellaufbahn 24 zum drehbaren Abstützen eines röhrenförmigen Hohlrades 25 über eine Anzahl von Kugeln 26 im Zusammenwirken mit einer Kugellaufbahn 27 an dem Hohlrad 25 ausgebildet.

Das Reduktionsgetriebe 12 besitzt zwei nacheinander folgende Planetengetriebestufen, für welche das Hohlrad 25 ein gemeinsames Element darstellt. Die Planetengetriebestufen besitzen ein Sonnenrad 28, das auf der Ausgangswelle 29 des Motors angebracht ist, einen ersten Satz Planetenräder 30, einen Planetenradträger 31, der einstückig mit einem zweiten Sonnenrad 32 ausgebildet ist, einen zweiten Satz Planetenräder 33 und einen zweiten Planetenradträger 34, der mit der Abtriebswelle 14 verbunden ist.

Die Planetengetriebestufen sind axial zwischen zwei Endscheiben 35, 36 begrenzt, die durch zwei Sicherungsringe 37, 38 abgestützt sind, die an dem Hohlrad 25 festgelegt sind.

Das Hohlrad 25 besitzt eine im wesentlichen röhrenartige Form und hat eine äußere zylindrische Oberfläche 40 und einen ringförmigen Absatz 41 (siehe 3). Dieser Absatz ist mit drei axial ausgerichteten und gleich beabstandeten Nockenzähnen 42 versehen, die zusammen mit drei Kugeln 43 und drei entsprechenden Nockenflächen 44 an einem ringförmigen Druckelement 45 die drehmomentübertragende Kupplung 13 bilden. Diese Nockenflächen 44 sind durch drei Vertiefungen 46 in der hinteren ringförmigen Stirnfläche des Druckelements 45 ausgebildet (siehe 3).

Das Druckelement 45 ist in dem Gehäuse 11 axial beweglich, jedoch mittels einer Kugel-/Nutverbindung gegen Rotation verriegelt. Letztere besitzt drei axial ausgerichtete Nuten 47, die auf der Außenseite des Druckelements 45 angeordnet sind, drei Schlitze 48 in dem Gehäuse 11 und drei Kugeln 49, die in die Nuten 47 und die Schlitze 48 eingreifen. Ein kreisförmiges Band 50 auf der Außenseite des Gehäuses 11, das durch einen Sicherungsring 51 gehalten ist, deckt die Schlitze 48 ab und hindert dadurch die Kugeln 48 am Herausfallen. Die Kugeln 49 werden von der Außenseite des Gehäuses 11 nach dem Entfernen des Schließrings 51 und Beiseiteschieben des Bandes 50 eingefügt.

Wie in der Zeichnung dargestellt ist, besitzt das Druckelement 45 einen größeren Durchmesser als die äußere zylindrische Fläche 40 und umgibt letztere. Entsprechend ist das Druckelement 45 außerhalb des Hohlrades 25 angeordnet ebenso wie der hintere Endbereich einer Druckfeder 53, die zwischen dem Druckelement 45 und einem einstellbaren Stützelement 52 am vorderen Ende des Gehäuses 11 wirkt. Die durch die Feder 53 auf das Druckelement 45 aufgebaute Kraft übt eine Vorlast auf die Ausrückkupplung 13 aus. Diese einstellbare Vorlast bestimmt zusammen mit den besonderen Formen der Nockenflächen 44 und Nockenzähne 42 das Drehmomentniveau, bei welchem die Kupplung ausrückt.

An seinem hinteren Umfang ist das Hohlrad 25 mit drei sich radial erstreckenden Stiften 55 versehen, die in gleichen Winkelabständen zueinander angeordnet sind. In einer Öffnung 56 in dem Gehäuse 11 ist eine Kugel 57 beweglich gehalten und auf der Außenseite des Gehäuses 11 ist ein signalerzeugender Mikroschalter 58 angebracht. Ein Hebel 59, der um einen Bolzen 60 schwenkbar ist, ist dazu vorgesehen, eine Betätigungsbewegung von der Kugel 57 auf den Mikroschalter 58 zu übertragen.

Der Mikroschalter 58 ist mit elektronischen Steuermitteln zum Steuern des Betriebs des Werkzeuges verbunden. Diese Steuermittel bilden keinen Teil dieser Erfindung und werden daher in dieser Beschreibung nicht weiter beschrieben.

Im Betrieb des Schraubendrehers wird die Abtriebswelle 14 mit einer anzuziehenden Schraubverbindung über das Futter 15 und einen daran angebrachten Werkzeugeinsatz verbunden. Eine Rotationsantriebskraft wird von der Motoreinheit 10 über die Welle 29 bereitgestellt, und eine Drehzahlreduzierung erhält man durch die beiden aufeinanderfolgenden Planetengetriebestufen, bevor die Drehantriebskraft an die Abtriebswelle 14 gelangt.

Da der Drehmomentwiderstand von der Schraubverbindung ansteigt, nimmt das Reaktionsmoment der Planetengetriebestufen auf das Hohlrad 25 zu. Dies bedeutet, daß das Hohlrad 25 dazu neigt, eine Drehbewegung zu beginnen, woran es jedoch durch die Kupplung 13 gehindert ist. Das Hohlrad 25 verbleibt stationär und die Kupplung fährt fort, das Reaktionsmoment von dem Hohlrad 25 auf das Gehäuse 11 zu übertragen, solange die Vorlast der Feder 53 in der Lage ist, das Druckelement 25 an einer axialen Bewegung als Folge des Zusammenwirkens der Nokkenzähne 42, der Kugeln 43 und der Nockenflächen 44 zu verhindern.

Sobald das beabsichtigte Ausrückdrehmoment der Kupplung 13 erreicht ist, gibt die Feder 53 jedoch bis zu einem Punkt nach, in welchem die Nockenzähne 42 in der Lage sind, die Kugeln 43 zu passieren, und das Hohlrad 25 ist frei, sich relativ zu dem Druckelement 45 und dem Gehäuse 11 zu drehen. Die Kugeln 43 verbleiben in den Vertiefungen 46 in dem Druckelement 45 während der Relativdrehung zwischen dem Hohlrad 25 und dem Druckelement 45.

Bei der Drehung des Hohlrades 25 im Ausrückpunkt der Kupplung 13 gelangt einer der Stifte 55 in Eingriff mit der Kugel 57, um letzere nach außen zu bewegen. Diese Betätigungsbewegung wird über den Hebel 59 auf den Mikroschalter 58 übertragen, der ein elektrisches Signal an Steuermittel zum Bewerkstelligen eines Abschaltens des Schraubendrehermotors abgibt.

Jeder der Stifte 55 ist so in Bezug zu den Nockenzähnen 42 angeordnet, daß eine Betätigung des Mikroschalters 58 über die Kugel 57 und den Hebel 59 nicht stattfindet, bevor die Zähne 42 die Spitze der Kugeln 43 erreicht oder gerade passiert haben, d. h. wenn die Drehmomentübertragung durch die Kupplung gerade aufgehört hat.

In Abhängigkeit von der tatsächlichen Drehzahl des Schraubendrehermotors und der anderen rotierenden Teile des Werkzeuges im Abschaltpunkt fährt das Hohlrad 25 fort, sich um einen bestimmten Weg zu drehen, bevor es zum Stillstand kommt. Falls die Drehzahl im Ausrückpunkt der Kupplung 13 hoch ist, was beim Anziehen sogenannter steifer Schraubverbindungen der Fall ist, werden die Nockenzähne 42 des Hohlrades die Eingriffsstellung mit der nächsten Kugel vor dem Anhalten erreichen oder sogar passieren. Da der Motor an der ersten Ausrückstellung der Kupplung abgeschaltet worden ist, wird kein Antriebsmoment in der zweiten Eingriffsstellung mit der Kugel des Hohlrades 20 übertragen und auch die kinetische Energie der rotierenden Teile wird wesentlich gesenkt, was bedeutet, daß der zweite Kupplungseingriff, wenn er überhaupt auftritt, keinen Drehmomentüberschuß verursacht.

Der zuvor beschriebene Schraubendreher ist dazu gedacht, von einem elektrischen Motor angetrieben zu werden, wobei der Mikroschalter an Steuermittel jeglicher geeigneter Art für die Motorspannung angeschlossen ist. Insbesondere ist die Erfindung für einen akkubetriebenen Schraubendreher geeignet. In einem solchen Fall sind die Motorsteuermittel in das Werkzeug integriert.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen Schraubendreher mit einem Elektromotor beschränkt, sondern könnte ebensogut in einem Schraubendreher mit einem pneumatischen Motor Anwendung finden. In einem solchen Fall ist der Mikroschalter an eine externe elektronische Steuereinheit angeschlossen, durch welche ein Druckluftversorgungsventil gesteuert wird, um auf diese Weise eine zeitgenaue Abschaltung des Motors beim Auslösen der Kupplung 13 zu erhalten.


Anspruch[de]
  1. Motorschraubendreher mit einem Gehäuse (11), einem Rotationsmotor, einem Reduktionsgetriebe (12), das eine oder mehrere Planetengetriebestufen (30, 31, 32, 33, 34) umfaßt, und einer das Drehmoment begrenzenden Ausrückkupplung (13), die zwischen einem Hohlrad (25) einer Planetengetriebestufe (30, 31, 32, 33, 34) und dem Gehäuse (11) angeordnet ist, wobei das Hohlrad (25) relativ zu dem Gehäuse (11) drehbar aber axial unbeweglich gelagert und mit ersten, axial wirkenden Nockenmitteln (42) versehen ist, ein ringförmiges, axial bewegliches Druckelement (45) mit zweiten Nockenmitteln (44) an einem ersten Ende versehen ist, Verriegelungsmittel (47, 48, 49) das Drukkelement (45) relativ zu dem Gehäuse (11) drehstarr verriegeln, Federmittel (53), die zwischen einem zweiten Ende des Druckelements (45) und dem Gehäuse (11) angeordnet sind, eine axiale Vorlast auf das Druckelement (45) ausüben und zwei oder mehr Wälzkörper (43) zwischen dem Druckelement (45) und dem Hohlrad (25) derart angeordnet sind, daß sie unter der Vorlast von den ersten und zweiten Nockenmitteln (42, 44) greifbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (25) im wesentlichen röhrenförmig ist und eine zylindrische Außenfläche (40) besitzt, das Druckelement (45) einen größeren Durchmesser als das Hohlrad (25) besitzt und die zylindrische Fläche (40) umringt und das Hohlrad (25) mit einem Ringabsatz (41) ausgebildet ist, der sich von der zylindrischen Fläche (40) radial nach außen erstreckt und die ersten Nockenmittel (42) aufweist.
  2. Motorschraubendreher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (25) mit rotationserfassenden Mitteln (45), signalerzeugenden Mitteln (58), die an der Außenseite des Gehäuses (11) angeordnet sind, und einem Betätigungselement (57) versehen ist, das beweglich in einer Radialöffnung (56) in dem Gehäuse (11) gelagert und so ausgebildet ist, daß es eine Betätigungsbewegung von den rotationserfassenden Mitteln (55) beim Ausrücken der Kupplung (13) auf die signalerzeugenden Mittel (58) überträgt.
  3. Motorschraubendreher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die rotationserfassenden Mittel (55) einen oder mehrere sich radial erstreckende Stifte (55) aufweisen, die fest an dem Hohlrad (25) angebracht sind, und das Betätigungselement (57) eine Kugel (57) aufweist, an welcher auf einer Seite die Stifte (55) und auf der anderen Seite die signalerzeugenden Mittel (58) angreifen.
  4. Motorschraubendreher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsames Hohlrad (25) für zwei aufeinanderfolgende Planetengetriebestufen (30, 31, 32, 33, 34) vorgesehen ist.
  5. Motorschraubendreher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsmittel (47, 48, 49) eine oder mehrere axial ausgerichtete Nuten (47) auf dem Außenumfang des Druckelements (45), zwei oder mehr sich axial erstreckende Nuten (48) in dem Gehäuse (11) und zwei oder mehr Kugeln (49) aufweisen, die in den Nuten (48) in dem Druckelement (45) und dem Gehäuse (11) liegen, um eine Kugel-/Nutverbindung zwischen dem Druckelement (45) und dem Gehäuse (11) zu bilden.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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