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Zwischenstück mit Drehmomentenbegrenzung Drehmomentenbegrenzungsvorrichtungen
werden für viele Zwecke verwendet. Zwei derartiger Vorrichtungen sind in den US-Patentschriften
3 012 456 und 3 137 187 beschrieben und hlerbei handelt es sich um Schraubenschlüssel
mit Drehmornentenbegrenzung, mit denen es möglich ist, das Drehmoment zu begrenzen,
welches beim Festziehen von Muttern, Schrauben, Bolzen u. dgl. aufgebracht wird.
Der Zweck hierbei ist, sicherzustellen, daß die gleiche Fetziehungsstärke für ein
Befestigungselement aufgebracht ist und daß dadurch verhindert wird, daß die Scherspannungsgrenze
dieser Befestigungseinrichtungen überschritten wird. Die in diesen Patentschriften
beschriebenen Vorrichtungen sind fertige Arbeitsgeräte oder Werkzeuge und deren
Geometrie ist derart, daß es schwierig ist, ein Drehmoment gleichförmig aufzubringen
und den Punkt der Überlastungsfreigabe festzustellen und sicherzustellen, daß kein
Drehmoment aufgebracht wird, das größer ist als das, bei dem die Überlastungsfreigabe
erfolgen soll.
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Die Erfindung hat zum Ziel, einen Adapter oder ein Zwischenstück zu
schaffen, welches zusammen mit Werkzeugen verwendet werden kann, die Drehmoment
vervielfachen oder mit Steckschlüsseln oder Schraubenschlüsseln u. dgl., um das
aufgebrachte
Drehmoment zu begrenzen. Ferner soll durch die Erfindung
eine Vorrichtung geschaffen werden, die bei einem vorbestimmten Drehmoment wirksam
wird und die innerhalb eines Bereiches von Drehmomentenwerten einstellbar ist. Weiterhin
soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die im Arbeitsbereich klein ist und in
axialer Richtung kurz genug ist, um Biegemomente auszuschalten, die die Neigung
haben, den Wirkungsgrad zu vermindern und die ferner für den Benutzer gefährlich
sind. Es ist ferner ein Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die in
wirksamer Weise Drehmomente bis zur maximalen Größe für eine gegebene Einstellung
überträgt. Weiterhin soll eine Vorrichtung geschaffen werden, bei der eine übermäßige
tibersteuerung ausgeschaltet wird.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen,
mit der es nicht möglich ist, ein Drehmoment aufzubringen, welches größer ist als
das,für das diese Vorrichtung eingestellt ist. Ferner soll eine Vorrichtung geschaffen
werden, die leicht ist, die ferner verhaltnismßig billig hergestellt werden kann
und die verschleißfest und im wesentlichen reibungsfrei ist und die ferner vollständig
gegen Beschädigungen geschützt ist.
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Das erfindungsgemäße Zwischenstück weist ein Gehäuse auf, in dem eine
Kammer angeordnet ist, welche den Drehmomentenbegrenzungsmechanismus aufnimmt. Diese
Kammer hat eine Seitenwandung, die an einem Ende geschlossen und am anderen Ende
offen ist. Es ist eine erste Welle vorgesehen, die an der Aussenseite der Endwandung
befestigt ist, und eine zweite Welle und ferner eine starre Scheibe, die an einem
Ende der zweiten Welle befestigt ist. Die zweite Welle und die Scheibe sind in dem
Gehäuse angeordnet, wobei die Scheibe dicht bei der inneren Seite der Endwandung
liegt. Diese Scheibe und diese Endwandung weisen starre einander gegenüberliegende
Oberflächen auf und es sind eine Anzahl von in regulären Abständen voneinander
angeordneten
Aussparungen vorgesehen, die in gleichen radialen Abständen von der Mitte angeordnet
sind.
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Eine entsprechende Anzahl von Lagern sind zwischen der Scheibe und
der Endwandung in diesen Aussparungen angeordnet.
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Ferner sind Einrichtungen vorgesehen, die in nachgiebiger Weise die
Lager zwischen der Scheibe und der Endwandungs halten. Diese Einrichtungen umfassen
eine Anzahl von Ring federgliedern, die an der zweiten Welle angeordnet sind und
die gegen die Scheibe und eine Ringmutter anliegen. Diese Ringmutter ist in das
offene Ende des Gehäuses eingeschraubt UiiW 1n dickem drehbar, um den Druck der
Feder gegen die Scheibe einzustellen. Bei einer Ausführungsform des Zwischenstückes
sind die Aussparungen Kreisabschnitte, die Lagerkugeln aufnehmen, wobei die Abschnitte
dieser Aussparungen in einer der gegenüberliegenden Oberflächen tiefer sind als
diejenigen in der anderen. Die Abschnitte größerer Tiefen sind wenigstens größer
als dir elfte des Durchmessers der Kugeln. Bei einer weiteren Ausführungsform können
die Aussparungen sich verjüngende Profile haben, wobei die grösseren Enden dem Umfang
benachbart und die kleineren Enden der Mitte benachbart liegen und die Lager können
in diesem Falle kegelstumpfförmige Lagerrollen sein. Die Einrichtungen, die in elastischer
Weise die Scheibe und die Endwandung in Eingriff mit den Lagern zusammenhalten,
sind konkave Ringfederscheiben, die Fläche gegen FLäche aneinander anliegen.
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Ein ringförmiges Schublager ist zwischen der äußeren Seite der starren
Scheibe und der ersten Ringfederscheibe angeordnet. Ein Rülsenschublager ist in
der Mutter um-die zweite Welle herum angeordnet und es können Einrichtungen vorgesehen
sein, mit denen die Mutter in einer vorbestimmten Einstelllage verriegelt wird.
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Die Erfindung soll nunmehr unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung
erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht des Zwischenstückes
mit Drehmomentenbegrenzung, Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte
Vorrichtung, Fig. 3 eine Unteransicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung, Fig.
4 eine teilweise geschnittene Darstellung des Zwlschenstückes in vergrößertem Maßstab,
Fig. 5 eine auseinandergezogene Darstellung des Zwischenstückes, welches die verschiedenen
Teile, die das Zwischenstück bilden, zeigt, wobei einige dieser Teile in Seitenansicht
und andere teilweise im Schnitt gezeigt sind, Fig. 5 a eine Schnittansicht, genommen
längs der Linie 5a-5a der Fig. 5, Fig, 5 b eine Schnittansioht, genommen längs der
Linie 5b-5b der Fig. 5, Fig. 5 c eine Schnittansicht, genommen längs der Linie 5c-5c
der Fig. 5, Fig. 6 eine teilweise geschnittene Ansicht einer anderen Ausführungsform
einer Verschlußkappe für das Zwischenstück, Fig.6 a eine teilweise geschnittene
Ansicht einer weiteren Ausführungsform der in Fig. 6 dargestellten Kappe,
Fig.
6 b eine Draufsicht auf die Fig. 6a, Fig. 7 eine Teilschnittansicht einer Einrichtung,
die mit Lagerrollen anstatt mit Lagerkugeln arbeitet, Fig. 7 a eine Draufsicht auf
das in Fig. 7 dargestellte Lager, Fig. 8 eine Seitenansicht des Zwischenstückes
mit einem Handgriff, mit dem das Zwischenstück leicht in die Arbeitsstellung gebracht
werden kann, Fig. 9 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Kappe,
Fig 10 eine Ansicht der in Fig. 9 dargestellten Einrichtung von rechts und Fig.ll
eine Draufsicht auf die in Fig. 9 dargestellte Einrichtung.
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Das Zwischenstück mit Drehmomentenbegrenzung weist ein Gehäuse 10
auf, in dem der Drehmomentenüberlastsicherungsmechanismus 12 angeordnet ist. Eine
Verschlußkappe 14 schließt den Mechanismus 12 im Gehäuse ab und kann zum Einstellen
der Größe des Drehmomentes dienen, welches vom Zwischenstück übertragen wird.
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Das in Fig. 4 dargestellte Gehäuse 10 weist einen kreisförmigen Querschnitt
auf und hat eine zylindrische Seitenwandung 15, die an einem Ende mittels einer
Endwandung 16 abgeschlossen ist, und die am anderen Ende offen ist, wobei innerhalb
dieser Zylinderwandung eine zylindrische Kammer 18 vorgesehen ist. Die Endwandung
16 weist einen Abschnitt 20 mit vermindertem
Durchmesser auf und
es ist eine zentral angeordnete öffnung 211 mit nicht kreisförmigem Querschnitt
vorgesehen, die ein Werkzeug oder ein anderes Gerät aufnehmen kann, um dieses zu
drehen, wobei diese oeffnung auch eine Mutter oder eine andere Befestigungseinrichtung
aufnehmen kann, auf die ein Drehmoment über das Zwischenstück übertragen werden
soll.
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Die Öffnung 24 erstreckt sich durch die Endwandung hindurch in das
Innere der Kammer 18 hinein und deren Achse fällt mit der Achse der Kammer zusammen.
Das innere Ende der Bohrung 24 ist verbreitert, um eine flache ringförmige Aussparung
26 zu bilden. Das offene Ende des Gehäuses weist an der Innenseite Gewinde 28 auf.
Eine Riffelung K (Fig. 1) und/oder ein Handgriff H (Fig. 8) können vorgesehen sein,
damit das Zwlschenstück in seine Betriebsstellung leichter gebracht zu t werden
kann.
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Gemäß der Erfindung weist die Oberfläche 16a der Endwandung 16 eine
Anzahl von Aussparungen 30 auf, die in einen Kreis um die Achse des Gehäuses dicht
bei der Wandung 15 angeordnet sind. Diese Aussparungen haben eine Halbkugelfonn
und dienen zur Aufnahme von Kugellagcrn b. Wie dargestellt, sind zwölf solche Aussparungen
dargestellt, die in regelmäßigen Abstäden um die Achse des Gehäuses herum angeordnet
sind. Innerhalb des Gehäuses ist der Drehmomentenüberlastschutzmechanismus 12 montiert.
Dieser Mechanismus besteht aus einer starren kreisförmigen Scheibe 32, deren Durchmesser
im wesentlich dem Innendurchmesser des Gehäuses entspricht, wobei dieser Durchmesser
in ausreichendem Maße kleiner ist, damit sich diese Scheibe frei in dem Gehäuse
drehen kann. Die Scheibe 32 hat in ihrer Unterseite 24 eine Anzahl von Aussparungen
36, deren Anzahl der Anzahl der Aussparungen 30 entspricht.
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Die Aussparungen 36 sind in dem gleichen radialen Abstand von der
Achse der Scheibe und von der Achse des Gehäuses a geordnet, wie die Aussparungen
30 von der Achse des Gehäuses
Die Scheibe 32 ist an einem Ende einer
Welle 28 befestigt, die sich axial von dieser Scheibe aus durch das offene Ende
des Gehäuses hindurch erstreckt. Diese Welle weist einen Abschnitt 40 mit vermindertem
Durchmesser auf, der sich über das offene Ende des Gehäuses hinaus erstreckt und
dieser Abschnitt hat keinen kreisförmigen Querschnitt und weist eine federbelastete
Kugel 42 auf. Die Welle 38 hat eine Schulter 38a in der Nähe der Scheibe, und an
dieser Schulter ist ein Kugellager 44 montiert und dieses Kugellager bildet eine
Abstützung für eine Beilagscheibe 116 und für zwei Paar von entgegengesetzt gerichteten
Federtellern 48 und 50. Die Versciliubkappe 14 ist in der Form einer Mutter 52 ausgebildet
und diese Mutter hat Außengewinde 54, mit denen diese Mutter in die Gewinde 28 an
der Innenseite des Gehäuses 10 eingeschraubt werden können. Die Mutter weist einen
Halsabschnitt 56 auf, der diametral gegenüberliegende Aussparungen 58 hat.
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Diese Aussparungen nehmen einen Spannschlüssel auf, mit dem die Mutter
gedreht werden kann, um diese Mutter in das offene Ende des Behälters gegen die
Wirkung der Federteller 48 und 50 einzuschrauben. Durch dieses Einschrauben werden
auf die Federteller unterschiedliche Drücke ausgeübt und zwar für eine Übertragung
von unterschiedlichen Drehmomenten. Die Verschlußkappe weist eine mittlere öffnung
60 auf, durch die hindurch sich das obere Ende der Welle 38 erstreckt und diese
Welle ist drehbar mittels eines Hülsenlagers 62 gelagert, welches in die öffnung
60 eingesetzt ist.
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Für eine maximale Kapazität bei einer gegebenen Größe der Einheit
ist es wünschenswert, die Aussparungen in einer der Oberflächen 16a, 34 kleiner
zu machen als die Aussparungen in der anderen Oberfläche, so daß die Kugellager
b in den tieferen Aussparungen verbleiben, wenn die Teile sich relativ zueinander
drehen. Die Drehung der Kugeln in den tieferen Aussparungen während einer derartigen
relativen Drehung der Teile vermindert die Reibung und setzt den Verschleiß herab.
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Der Vielfacheingriff, der durch die Verwendung einer großen Anzahl
von Lagerkugeln erzielt wird, verhindert eine gefährliche Übersteuerung nach dem
ersten Lösen der Drehmomentenübertragung.
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Anstelle von Kugellagern b, wie sie in den Fig. 4 bis 5b dargestellt
sind, können Walzlager r vorgesehen sein, wie es in den Fig. 7 und 7a gezeigt ist.
Die Walzlagerrollen r sind langgestreckte und konische Rollen und die Oberflächen
16a und 34 weisen konische Aussparungen 66-und 68 auf, um diese aufzunehmen. Die
Rollenlagerbaugruppe 70, die die Rollenlager r hält, ist in Fig. 7a dargestellt.
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Vorzugsweise werden die Aussparungen 30 oder 66 in der Oberfläche
16a des Gehäuses tiefer gemacht als die Aussparungen 36 oder 38 in der Oberfläche
der Scheibe 32, so daß die Lagerglieder in den Aussparungen 30 und 36 verbleiben
und die Scheibe sich über diese Lagerglieder hinweg bewegt, wenn sie sich relativ
zum Gehäuse dreht. Dadurch wird ein Verschleiß für den größten Teil der Oberfläche
34 der Scheibe ausgeschaltet.
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Der einzige Teil, der aus gehärtetem Stahl gefertigt sein muß, ist
die Scheibe oder die Oberfläche der Scheibe. Das Gehäuse kann aus Hilfsstahl hergestellt
sein, wodurch die Materialkosten herabgesetzt werden.
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Eine andere Ausführungsform von Verschlußkappen ist in den Fig. 6,
6a und 6b dargestellt. Diese Verschlußkappen können eingesetzt werden, nachdem die
gewünschte Einstellung durchgeführt ist. Die Kappe 14a, die in Fig. 6 gezeigt ist,
weist eine Mutter 52a auf, die der in den Fig. 4 und 5 dargestellten entspricht,
mit der Ausnahme, daß diese Mutter einen Schlitz c aufweist, der diese Mutter teilweise
in obere und untere Abschnitte 72 und 74 unterteilt. Eine Schraube 92 ist in eine
Gewindebohrung 90 im oberen Abschnitt 72 eingeschraubt und
drückt
gegen den unteren Abschnitt 74. Dadurch, daß die Schraube gegen den unteren Abschnitt
74 angezogen wird, nachdem die Mutter so gedreht wurde, daß daß geasünschte Drehmomentenüberlastmoment
eingestellt wurde, kann die Mutter in dieser Stellung verriegelt werden.
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Es kann aber auch die Kappe 14b verwendet werden. Diese Kappe weist
zwei Ringe 72a und 74a auf. Diese Ringe haben öffnungen 76a und 78a, durch die hindurch
sich die Welle 40 erstreckt und in diesen öffnungen ist ein Hülsenlager montiert.
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Der obere Ring 72 weist einen Halsabschnitt 56a auf und dieser enthält
Aussparungen 58, mit denen diese Baugruppe gedreht werden kann, um eine Einstellung
durchzuführen. Der innere Ring 7liga ist mit dem oberen Ring so verbunden, daß'er
sich mit diesem dreht und zwar mittels diametral gegenüberliegend angeordneten Zapfen
82, deren untere Enden im Ring 711a befestigt sind und deren obere Ende in Bohrungen
im oberen Ring gleiten. Die beiden Ringe weisen Außengewinde 86 und 88 auf, mit
denen sie in das obere Ende des Gehäuses 10 eingeschraubt werden können, und der
obere Ring weist diametral gegenüberliegend angeordnete Gewindebohrungen 90a auf,
in denen Schrauben 92a montiert sind. Die Kappe wird im oberen Ende des Gehäuses
montiert und eingeschraubt, bis das gewünschte Drehmoment eingestellt ist, und danach
werden die Schrauben 92a gedreht, um die Ringe voneinander fortzudrücken und dadurch
werden die Gewinde 86 und 88 gegen die Gewinde 28 im oberen Ende des Gehäuses verkeilt
und hierdurch wird die Baugruppe in ihrer Betriebslage verriegelt.
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Eine dritte Ausführungsform einer Verriegelungskappe 14c ist in den
Fig. 9, 10 und 11 dargestellt. Es ist eine Mutter 100 vorgesehen, die eine innere
öffnung 102 aufweist und Außengewinde 104 und diametral gegenüberliegend angeordnete
Aussparungen 106, mittels welcher die Mutter in das Gehäuse eingeschraubt
wird.
Bei dieser AusfUhrungsform sind Bohrungen 108 an diametral gegenüberliegenden Stellen
in die Mutter von oben nach unten bis kurz zur Unterseite der Mutter hin gebohrt.
Diese Gewindebohrungen 108 beginnen in der Oberseite, wobei deren Außendurchmesser
die äußere Gewindeoberfläche der Mutter durchsetzt, so daß öffnungen 110 in der
Gewindeoberfläche ausgebildet werden und diese öffnungen erstrecken sich nach unten
und divergieren von der Mitte der Mutter fort. Die Öffnungen 110 in der Seite verlaufen
von der Oberseite zum Boden hin konisch, wie es Fig. 10 zeigt, wobei die Breite
dieser Öffnungen zum Boden hin zunimmt. Die Öffnungen 110 legen das Innengewinde
des Gehäuses 10 frei, so daß dieses Innengewinde von den Bohrungen 108 aus zugänglich
ist.
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Einstellschrauben 112 sind in die Bohrungen 108 eingeschraubt und
gelangen in einen Gewindeeingriff mit den Gewinden 28 an der Innenseite des Gehäuses
10. Die Bohrungen 108 selbst weisen glatte innere Oberflächen auf und wenn die Einstellschrauben
112 in Eingriff mit den Gewinden 28 nach abwärts geschraubt werden, so verkeilen
die geneigten Bohrungsseiten die Schraube gegen das Gewinde des Behälters und halten
so die Mutter in ihrer eingestellten Lage. Ein Neigungswinkel von etwa 60 ist ausreichend,
um die gewünschte Keilwirkung zur Verriegelung der Mutter zu erzielen.
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Das Zwischenstück weist zur Abdichtung von Schmiermittel und zur Abdichtung
gegen Schmutz eine flache Dichtungsscheibe 9 auf (Fig. 4 und 5), die in die Aussparung
26 hineingesetzt ist und die mittels einer Feder 96 in ihrer Lage gehalten wird,
die zwischen dieser Scheibe und einer Aussparung 98 in der unteren Seite der Platte
32 angeordnet ist.
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Falls gewünscht, kann das Zwischenstück kalibriert sein, s daß durch
eine Drehung der Verschlußkappe 14 um einen Wir.keYibereich relativ zu einer Indexmarke
der Sicherungspunkt voreingestellt werden kann.
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Im Betrieb wird über das Zwischenstück ein Drehmoment aufgetragen,
bis die entsprechende Kraftkomponente den Federdruck überwindet, der durch die Tellerfedern
auf die Scheibe ausgeübt wird. Durch diesen Federdruck wird die Scheibe in Eingriff
mit den Lagergliedern gehalten. Danach wird die Scheibe elastisch nach oben gedrückt
und gleitet über die Lagerglieder relativ zum Gehäuse hinweg. Die Lagerglieder verbleiben
in den Aussparungen im Gehäuse. Wenn die Scheibe sich um eine Strecke bewegt hat,
die dem Abstand zwischen den Lagergliedern entspricht, kehrt die Scheibe wieder
in ihre nicht verschobene Stellung zurück. Falls das Drehmoment weiterhin autgebracht
wird, welches den Federdruck überwindet, wird die Scheibe wieder über die Lagerglieder
hinweg gleiten.
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Jedesmal, wenn die Aussparungen in der Scheibe wieder Lagergliedern
gegenüberliegen, wird ein hörbares Klickgeräusch erzeugt, welches anzeigt, daß sich
die Scheibe relativ zum Gehäuse dreht und daß das maximale Drehmoment, auf das das
Zwischenstück eingestellt ist, erreicht ist. Während der Drehung drehen sich die
Lagerglieder in den Aussparungen im Gehäuse um ihre eigenen Mitten herum. Wie bereits
dargelegt, können die tieferen Aussparungen in der Scheibe anstatt im Gehäuse ausgebildet
sein, falls dieses gewünscht ist.