DE2919744C2

DE2919744C2 - Kraftbetriebener Drehschrauber mit einem Getriebe für zwei Einschraubstufen

Info

Publication number: DE2919744C2
Application number: DE2919744A
Authority: DE
Inventors: John R. Grand Haven Mich. Bos; William Spring Lake Mich. Workmann jun.
Original assignee: Cooper Industries LLC
Current assignee: Cooper Industries LLC
Priority date: 1978-07-14
Filing date: 1979-05-16
Publication date: 1983-11-17
Also published as: DE2919744A1; US4215594A; SE7905250L; GB2025290A; JPS5748348B2; FR2430824A1; GB2025290B; CA1082011A; JPS5524883A; SE440989B; FR2430824B1

Description

dargestellt und nachfolgend anhand dieser Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Drehschrauber*, der die neue Drehzahlumschalteinrichtung umfaßt;

F i g. 2 einen Längsschnitt durch den Drehschrauber;

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 2, aus dem die zusammenwirkenden Längsnocken und Längskurven derTrennkuppiung ersichtlich sind;

F i g. 4 einen Schnitt längs de»· Linie 4-4 in F i g. 5;

F i g. 5 einen dev F i g. 2 entsprechenden Längsschnitt to durch den Drehschrauber, bei dem.die Drehmomentbegrenzungskupplung ausgekuppelt dargestellt ist, und

F i g. & einen der F i g. 3 entsprechenden Teilschnitt längs der Linie 6-6 in F i g. 5.

Der in F i g. 1 der Zeichnung dargestellte kraftbetriebene Drehschrauber ist als Ganzes mit 10 bezeichnet. Der Drehschrauber 10 ist von bekannter Art und wird zum Anziehen von Gewindebefestigungselementen benutzt. Der Drehschrauber 10 hat einen Gehäuseteil 12, der einen Motor 14 umgibt und einen einstückig mit zu diesem ausgebildeten Handgriff 16 trägt. Der Motor 14 kann pneumatisch oder elektrisch angetrieben sein und einen Rotor 18 aufweisen. Der Drehschrauber 10 umfaßt ferner einen Gehäuseteil, der aus mehreren separaten Gehäusestücken 20, 22 und 24 zusammengefügt ist, die die Drehzahlumschalteinrichtung aufnehmen. Der Drehschrauber 10 weist ferner eine Antriebsspindel 26 auf, die in einem Winkeltriebgehäuse 28 angeordnet ist und die mit einer Steckfassung 30 für Nüsse in Antriebsverbindung steht.

Wie F i g. 2 zeigt, ist der Rotor 18 treibend mit einem Ende einer in Umlauf versetzbaren Welle 32 verbunden, die in einem Lager 34 drehbar gelagert ist. Das dem Rotor 18 abgewandte Ende der Welle 34 ist als Sonnenrad 36 eines Planetengetriebes ausgebildet', das J> als Ganzes mit 38 bezeichnet ist. Die Welle 32 ist ferner durch einen Keil 42 mit einer Kupplungshälfte 40 einer Drehmomentbegrenzungskupplung verbunden. Die Kupplungshälfte 40 ist einer getriebenen Kupplungshälfte 44 zugeordnet, wie dies Fig 2 zeigt. Die getriebene Kupplungshälfte 44 ist mit einem Innenzahnkranz 46 des Planetenge'riebes 38 durch Festsitz zwischen den beiden Teilen verbunden. Es ist jedoch auch möglich, die Kupplungshälfte 44 und den Innenzahnkranz 46 einstückig auszubilden. *>

Die Drehmomentbegrenzungskupplung ist von bekannter Art. bei der, wie Fig. 5 zeigt, die treibende Kupplungshälfte 40 und die getriebene Kupplungshälfte 44 axial vorspringende Klauen 48 bzw. 50 umfassen, die mit entsprechenden seitlichen Schrägflächen aneinan- ^Vl derliegen. Die zusammenwirkenden Kupplungsklauen 48 und 50 umfassen Einrichtungen, die abhängig sind von der Übertragung des Drehmomentes von der treibenden zur getriebenen Hälfte, um eine Kraft zu erzeugen, die ein axiales Trennen der beiden Kupp- ⁵^ lungshälften voneinander bewirkt. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel bewegt sich die getriebene Kupplungshälfte 44 zusammen mit dem Innenzahnkranz 46 und einer Hülse 52 axial, um sich von der treibenden Kupplungshälfte 40 zu lösen. Eine Schraubenfeder 54, die im Gehäusestück 22 angeordnet ist und an einem Drucklager 56 anliegt, drückt den Innenzahnkranz 46 und die getriebene Kupplungshälfte 44 über eine einfach abgesetzte Schulterscheibe in Anlage an die treibende Kupplungshälfte 40. Die durch die Kupplungsfeder 54 ausgeübte Kraft bestimmt die Größe des Drehmomentes, das erforderlich ist. um die r .iative Axialbewegung zwischen den Kupplungshälften zu bewirken. Die Federkraft kann beispielsweise durch Einlegen von Abstandsscheiben zwischen die Feder 54 und die Querwand 58 des Gehäusestückes 24 oder durch andere Federeinstellmittel verändert werden.

Aus F i g. 4 ist ersichtlich, daß das Planetengetriebe 38 ferner einen Steg 60 umfaßt, der Planetenräder 62 drehbar lagert, die sowohl mit dem Innenzahnkranz 46 wie auch mit dem Sonnenrad 36 kämmen. Der Steg 60 ist drehfest mit einer Welle 64 verbunden, die einstückig mit einem Sonnenrad 66 eines zweiten Planetengetriebes ausgebildet ist, das einen Innenzahnkranz 68 und Planetenräder 70 umfaßt, von denen in F i g. 2 und 5 eines dargestellt ist Die Planetenräder 70 sind drehbar in einem Steg 72 gelagert, der eine Ausgangswelle 74 umfaßt, die drehbar mit der Antriebswelle 26 verbindbar ist Die Welle 64 könnte direkt mit der Antriebswelle 26 verbunden sein, wenn die weitere Drehzahlverringerung, die durch das zweite Planetengetriebe bewirkt wird, nicht erwünscht ist

Der Innenzahnkranz 46 ist in derTrennkuppIungshülse 52 in der Richtung drehbar angeordnet, die durch den Pfeil 76 in F i g. 4 angezeigt ist.

Der Innenzahnkranz 46 wird durch eine Freilaufkupplung mit der Trennkuppiungshülse 52 verbunden. Die Freilaufkupplung umfaßt mehrere Kupplungswalzen 78, die in Aussparungen 80 angeordnet sind, die im äußeren Umfang des Innenzahnkranzes ausgebildet sind. Die Aussparungen 80 umfassen schräge Auflaufflächen 82, die ein Verkeilen der Kupplungswalzen 78 zwischen diesen Auflaufflächen und der inneren Mantelfläche 84 der Hülse 52 bewirken, wodurch der Innenzahnkranz entgegen der durch den Pfeil 46 angezeigten Richtung an einem Drehen gegenüber der Hülse der Trennkupplung 52' gehindert ist

Der F i g. 2 und 3 ist zu entnehmen, daß die Hülse 52 ferner durch eine Schulter 86 gekennzeichnet ist, die an die getriebene Kupplungshälfte 44 anlegbar ist. Die Hülse 52 umfaßt ferner Einrichtungen, die eine drehmomentabhängige Ankopplung bewirken und die mindestens einen axial gerichteten Längsnocken 88 umfassen, der mit einer komplementär gestalteten Ausnehmung 90 zusammenwirkt, die im Gehäuseteil 20 ausgebildet ist. Der Längsnocken 88 weist eine Seitenfläche 92 auf, die etwa parallel zur Längsachse der Trennkuppiungshülse 52 verläuft und die mit einer Fläche 94 zusammenwirkt und ein Drehen der Hülse entgegen der durch den Pfeil % in F i g. 3 angegebenen Richtung verhindert. Der Längsnocken 88 umfaßt ferner eine axial geneigte Auflauffläche 98, die an einer Längskurve 100 anlegbar ist, wodurch dann, wenn die Hülse 52 bestrebt ist, in Richtung des Pfeiles 96 in F i g. 3 umzulaufen, eine Axialbewegung vom Gehäuseteil 20 weg bewi^rkt wird.

Die Trennkuppiungshülse 52 umfaßt mehrere solcher Längsnocken 88, vorzugsweise mindestens droi, die ülier den Umfang der Hülse verteilt in gleichen Anständen angeordnet sind. Infolgedessen umfaßt auch der Gehäuseteil 20 komplementäre Ausnehmungen 90 für jeden Längsnocken, jbwohl in der Zeichnung nur ein Längsnocken und eine Ausnehmung dargestellt sind.

Befindet sich die Drehzahlumschaiteinrichiung in Ruhe oder, wenn der Widerstand gegen ein Umlaufen der Spindel 32 relativ gering ist. ist die Drehmomentbegrenzungskupplurig durch die Druckkraft der Kupplungsfeder 54 eingekuppelt, die das Drucklager 56 zusammen mit dem Innenzahnkranz 46 und der getriebenen Kupplungshälfte 44 sowie auch die Hülse

52 in die in F i g. 2 und 3 dargestellte Lage drückt. Infolgedessen laufen der Innenzahnkranz 46, der Steg 60 des Planetengetriebes und die Welle 54 mit der Drehzahl der Welle 32 um, vorausgesetzt, daß die Drehung in Richtung des Pfeiles 76 in F i g. 4 erfolgt. Aus *> diesem Grunde bewirkt die Drehzahlumschalteinrichtung beim Betrieb des Drehschrauber* 10 eine relativ hohe Drehzahl an der Antriebswelle 26 solange, wie der Widerstand gegen ein Drehen oder das durch die Kupplungshälften 40 und 44 übertragene Drehmoment rieht in deren Auskuppeln resultiert.

Wenn der Widerstand gegen ein Drehen der Antriebsspindel 26 bis zu einem vorbestimmten Drehmoment ansteigt, das durch die Drehmomentbc· grenzungskupplung übertragen wird, werden die getrie- ι > bene Kupplungshälfte 44 und der Innenzahnkranz 46 gezwungen, sich axial von der treibenden Kupplungshälfte 40 wegen der zwischen den zusammenwirkenden Klauen 4» und 5Ö auftretenden Reaktionskräfie wegzubewegen. Im Augenblick des Auskuppeins der -> <> getriebenen Kupplungshälfte aus der treibenden Kupplungshälfte 40 wird das Sonnenrad 36 die Planetenräder 62 gegenüber dem Innenzahnkranz 46 in Umlauf versetzen, was eine Reaktionskraft aufbaut, die diesen 2wingt, entgegen der durch den Pfeil 76 in Fig.4 -> angegebenen Richtung umzulaufen. Die Freilaufkupplung 46' wird jedoch verhindern, daß der Innenzahnkranz 46 in der dem Pfeil 76 entgegengesetzten Richtung umlaufen kann und die Drehbewegung oder das auf die Hülse 52 ausgeübte Drehmoment wird w versuchen, die Hülse mit dem Innenzahnkranz in Umlauf zu versetzen. Jedoch ein solches Umlaufen der Trennkupplungshülse ist im wesentlichen durch die Längsnocken 88 verhindert. Das durch den Innenzahnkranz 46 über die Freilaufkupplung auf die Hülse 52 ausgeübte Drehmoment wird eine axiale Bewegung der Trcnnkupplüngshülse in die in F i g. 5 und 6 dargestellte Lage bewirken. Die axiale Bewegung der Hülse 52 zusammen mit dem Innenzahnkranz 46 und der getriebenen Kupplungshälfte 44 wird durch einen ·»<> Anschlag verhindert, der eine Querfläche 102 in dem Gehäusestück 22 umfaßt, die ein Herausgleiten des Längsnockens aus der Ausnehmung 90 verhindert, wie Fig. 6zeigt.

Solange, wie das von der Drehzahlumschalteinrichtung übertragene Drehmoment ausreicht, die Trennkupplung in der in Fig. 5 und 6 gezeigten Lage zu halten, wird die Kupplungshälfte 44 völlig ausgekuppelt bleiben, wobei keine Gefahr besteht, daß die zusammenwirkenden Klauen aufeinandertreffen oder kurzzeitig ineinandergreifen. Bei ausgekuppelter Kupplungshälfte 44 wird das Planetengetriebe 38 wirksam, um den Steg 60 und die Welle 64 mit einer gegenüber der Drehzahl der Welle 62 verringerten Drehzahl anzutreiben, wobei ein erheblich erhöhtes Drehmoment auf die Welle 64 und die Steckfassung 30 übertragen wird. Die Hülse 52 kann sich dabei oder kann sich nicht mit der Anfangsbewegung des Innenzahnkranzes 46 axial bewegen. Ist jedoch ein ausreichendes Drehmoment

UUtV.lt UtC l.lf tWCglVUp^StUllg ClUI UIC I IUIAt. tt it.tgX. UlSI,

werden der Innenzahnkranz und die Kupplungshälfte 44 mit der Hülse in die in Fig. 5 und 6 dargestellte Lage bewegt werden.

Ist der Arbeitszyklus des Drehschrauber 10 vollendet und der Motor abgeschaltet worden, oder das auf die Weile 32 ausgeübte Drehmoment ist in anderer Weise verringert worden, wird die Kraft der Kupplungsfeder 54 die Hülse 52 und den Innenzahnkranz 46 wieder in die in Γ ig. 2 und 3 dargestellte Lage zurückbewegen und ein Wiedereinkuppeln der Kupplungshälfte 44 in die Kupplungshälfte 40 bewirken.

Aus der Beschreibung ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Drehzahlumschalteinriclitung eine weiche und bestimmte Drehzahlverringerung der Welle 64 gegenüber der Drehzahl der Welle 32 bewirk!. Die Drehmomentbegrenzungskupplung bleibt jedoch nur solange ausgekuppelt, wie ein ausreichendes Drehmoment üuf die Einrichtun¹⁷ 6!n^wirkL Infolgedessen is? der Drehzahlumschaltvorgang in beiden Richtungen nur vom Ausgangsdrehmoment des Antriebsmotors abhängig und unterliegt keinen Fehlern, die beispielsweise von einer Druckmittelquelle herrühren können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kraftbetriebener Drehschrauber mit einem Getriebe für zwei Einschraubstufen und einer Einrichtung zum selbsttätigen Umschalten der Einschraubstufen, bestehend aus

1.1 einem Getriebegehäuse mit mindestens einem Planetengetriebe»

1 Ol einer Abtriebswelle, die in das Getriebegehäuse hineinragt, vom Motor des Drehschraubers antreibbar ist und ein Sonnenrad für ein Planetengetriebe trägt,

\3 einer als Ratschenkupplung ausgebildeten Drehmomentbegrenzungskupplung, die eine drehfest mit der Abtriebswelle verbundene, mit Kupplungsklauen versehene treibende Kupplungshälfte und eine durch eine Kupplungsfeder an die treibende Kupplungshälfte andiückbare. gleichfc'is mit Kupplungsklauen versehene getriebene Kupplungshälfte aufweist, die mit einer getriebenen Schrauberwelle während der ersten Einschraubstufe formschlüssig gekuppelt ist,

dadurch gekennzeichnet,daß

1.4 die Einrichtung zum selbsttätigen Umschalten der Einschraubstufen besteht aus
1.4.1 einem Innenzahnkranz (46) des Planetengetrtebes, der über einen Freilauf (46') — Einwegkupplung — abgestützt ist,
1 Al einer das Freilaufgehiuse bildenden Trennkupplungshülse (53), die in dem Gehäuse dreh- und längsverschi.bbar gelagert ist und mindestens einen Längsnocken (88) an ihrer der Ratschenkupplungsfeder (54) abgewandten Stirnfläche (53) aufweist,
1.4.3 einer gehäusefesten Längskurve (100) — schräge Auflauffläche — für jeden Längsnocken (88) der Trennkupplungshülse (52), \5 die Ratschenkupplungsfeder (54) zugleich die Kupplungsfeder der die Ratschenkupplung während der zweiten Einschraubstufe in Trennstellung haltenden Trennkupplung (52') bildet.

2. Drehschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die getriebene Kupplungshälfte (44) einstückig mit dem Innenzahnkranz (46) des Planetengetriebes ausgebildet ist.

3. Drehschrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsfeder (54) über ein als Wälzlager ausgebildetes Drucklager (56) an einer einfach abgesetzten Schulterscheibe abgestützt ist, die Abstützflächen für den Innenzahnkranz (46) und die Trennkupplungshülse (52) bildet.

Die Erfindung betrifft einen kraftbetriebenen Drehschrauber mit einem Getriebe für zwei Einschraubstufen und einer Einrichtung zum selbsttätigen Umschalten der Einschraubstufen, bestehend aus einem Getriebegehäuse mit mindestens einem Planetengetriebe, einer Abtriebswelle, die in das Getriebegehäuse hineinragt, vom Motor des Drehschraubers antreibbar ist und ein Sonnenrad für ein Planetengetriebe trägt, einer als Ratschenkupplung ausgebildeten Drehmomentbegrenzungskupplung, die eine, drehfest mit der Abtriebswelle verbundene, mit Kupplungsklauen versehene treibende Kupplungshälfte und eine durch eine Kupplungsfeder an die treibende Kupplungshälfte andrückbare, gleichfalls mit Kupplungsklauen versehene getriebene Kupplungshälfte aufweist, die mit einer getriebenen Schrauberwelle während der ersten Einschraubstufe formflüssig gekuppelt ist

ίο Bei einem bekannten Drehschrauber dieser Art (DE-AS 11 50 630) wird das selbsttätige Umschalten der Einschraubstufen nur durch die Drehmomentbegrenzungskupplung bewirkt Dabei besteht die Gefahr, daß sich im Grenzbereich die Kupplungsklauen der beiden ilupplungshälften wieder berühren, so daß ein unerwünschtes Wiedereinkuppeln erfolgen kann.

Bei einem anderen bekannten Drehschrauber der vorbeschriebenen Art (DE-AS 25 26 004) ist zwischen den Innenzahnkranz des Planetengetriebes und das diesen lagernden Gehäuseteil eine Einwegkupplung geschaltet, die zum Verhindern einer Drehung in die entgegengesetzte Richtung betätigbar ist Diese Einwegkupplung dient bei dem bekannten Schrauber lediglich dazu, ein Umlaufen des Innenzahnkranzes des Planetengetriebes in die ungewollte Richtung zu verhindern.

Der Erfindung IL'gt die Aufgabe zugrunde, den bekannten kraftbetriebenen Drehschrauber der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß ein sauberes Umschalten der Einschraubstufen durch die Drehmomentbegrenzungskupplung bewirkt und ein ungewolltes Wiedereinkuppeln solange verhindert wird, wie ein ausreichendes Drehmoment auf das Planetengetriebe einwirkt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Einrichtung zum selbsttätigen Umschalten der Einschraubstufen besteht aus einem Innenzahnkranz des Planetengetriebes, der über einen Freilauf abgestützt ist, einer das Freilauf^ ihäuse bildenden Trennkupplungshülse, die in dem Gehäuse dreh- und längsverschiebbar gelagert ist und mindestens einen Längsnocken an ihrer der Ratschenkupplungsfeder abgewandten Stirnfläche aufweist, einer gehäusefesten Längskurve für jeden Längsnocken der Trennkupp-Iungshülse, und dadurch, daß die Ratschenkupplungsfeder zugleich die Kupplungsfeder der die Ratschenkupplung während der zweiten Einschraubstufe in Trennstellung haltenden Trennkupplung bildet.
Bei einer Erhöhung des Drehmomentes, bei der das selbsttätige Umschalten der Einschraubstufen erfolgen soll, bewegen sich die Kupplungshälften der Drehmomentbegrenzungskupplung auseinander, wodurch die Trennkupplungshülse nicht mehr angetrieben wird. Diese kann nun in der entgegengesetzten Richtung umlaufen, wobei sie durch die Freilaufkupplung mit der Trennkupplungshülse verbunden wird. Ein weiteres Umlaufen des Innenzahnkranzes mit der Trennkupplungshülse bewirkt ein Auflaufen der Längsnocken auf einer gehäusefesten Längskurve und damit ein Auseinanderhalten der beiden Kupplungshälften. Auf diese Weise ist ein ungewolltes Wiedereinkuppeln der Ratschenkupplung unmöglich, solange ein ausreichendes Drehmoment auf das Planetengetriebe einwirkt.
Über die genannten Merkmale hinausgehende Einzelheiten zur Weiterbildung des Drehschraubers ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen kraftbeiriebenen Drehschraubers ist in der Zeichnung