DE3342880C2

DE3342880C2 - Adjustable torque limiter for power tools

Info

Publication number: DE3342880C2
Application number: DE19833342880
Authority: DE
Inventors: Michael 7000 Stuttgart Beuthner; Michael Ing.(grad.) 7065 Winterbach Fuchs
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Techtronic Industries GmbH
Priority date: 1983-11-26
Filing date: 1983-11-26
Publication date: 1987-02-05
Also published as: DE3342880A1

Abstract

Um eine Kupplung für Elektrowerkzeuge, die eine Drehmomenteinstellung ermöglicht, in allen Belangen zu vereinfachen, sieht die Erfindung eine Einstellvorrichtung für das Drehmoment vor, die aus einem am Getriebehals des Elektrowerkzeugs geführten Stellring (26, 34, 38) und einem von diesem betätigbaren Stellglied (25, 40) besteht, das über ein einer Wandung (23, 42) des Getriebegehäuses (28) geführte Druckelemente (24) auf die Frontseite der das werkzeugseitige Ende der Druckfeder (21) aufnehmenden Druckscheibe (22) einwirkt (Fig. 1).In order to simplify a clutch for power tools which enables torque adjustment in all respects, the invention provides a torque adjustment device which consists of an adjusting ring (26, 34, 38) guided on the gear neck of the power tool and an actuator (25, 40) which can be actuated by the latter and which acts on the front side of the pressure disk (22) which receives the tool-side end of the compression spring (21) via a pressure element (24) guided on a wall (23, 42) of the gear housing (28) (Fig. 1).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine einstellbare Drehmomentenbegrenzung für Elektrowerkzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an adjustable torque limitation for power tools according to the preamble of patent claim 1.

In der DE-OS 33 20 239 ist ein eine derartige Kupplung enthaltender Schraubvorsatz für Handbohrmaschinen dargestellt und beschrieben.In DE-OS 33 20 239 a screw attachment for hand drills containing such a coupling is shown and described.

Abgesehen davon, daß es sich hierbei um ein Vorsatzgerät handelt, ist der Mechanismus zur Einstellung des Drehmoments verhältnismäßig aufwendig.Apart from the fact that this is an attachment, the mechanism for adjusting the torque is relatively complex.

Durch die DE-AS 26 18 711 ist eine federbelastete Rutschkupplung für einen motorgetriebenen Schraubendreher bekannt, die durch Tellerfedern beaufschlagt ist, welche zwischen der Rutschkupplung und einem bezüglich des Gehäuses axial verstellbaren Spannglied eingespannt sind. Das Spannglied ist dabei durch Drehen einer über ein Gewinde mit dem Gehäuse verbundenen Einstellhülse axial verstellbar und zwischen dieser Hülse und dem Spannglied liegt eine über ein Gewinde mit der Einstellhülse verbundene Stellmutter. Durch Betätigung der Stellmutter ist die relative axiale Lage von Einstellhülse und Spannglied verstellbar. Zur Einstellung des gewünschten Drehmoments ist hier der gesamte Werkzeugkopf einschließlich des mit der Stellmutter vereinigten Kugellagers für die Arbeitsspindel zu verstellen. Ferner ist die Spindel relativ zum Gehäuse zu verschieben. Außerdem müssen die Stellmutter und die Einstellhülse unabhängig voneinander einstellbar sein.DE-AS 26 18 711 discloses a spring-loaded slip clutch for a motor-driven screwdriver, which is acted upon by disc springs which are clamped between the slip clutch and a clamping element which is axially adjustable with respect to the housing. The clamping element can be adjusted axially by turning an adjusting sleeve which is connected to the housing via a thread, and between this sleeve and the clamping element there is an adjusting nut which is connected to the adjusting sleeve via a thread. The relative axial position of the adjusting sleeve and the clamping element can be adjusted by operating the adjusting nut. To set the desired torque, the entire tool head, including the ball bearing for the work spindle which is connected to the adjusting nut, must be adjusted. The spindle must also be moved relative to the housing. In addition, the adjusting nut and the adjusting sleeve must be adjustable independently of one another.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung der gattungsgemäßen Art in ein Elektrowerkzeug zu integrieren und zugleich den Mechanismus zur Einstellung des Drehmoments sowie die Drehmomenteinstellung selbst zu vereinfachen.The invention is based on the object of integrating a clutch of the generic type into a power tool and at the same time simplifying the mechanism for adjusting the torque as well as the torque adjustment itself.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the characterizing features of patent claim 1.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im nachstehenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigtSome embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing. It shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Getriebegehäuse eines Elektroschraubers mit als Spindel ausgebildetem Stellglied, Fig. 1 is a longitudinal section through the gear housing of an electric screwdriver with an actuator designed as a spindle,

Fig. 2 einen Längsschnitt entsprechend Fig. 1, jedoch mit einer modifizierten Ausbildung des Stellrings, Fig. 2 is a longitudinal section corresponding to Fig. 1, but with a modified design of the adjusting ring,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Getriebegehäuse eines Elektroschraubers mit einem als Kurvensegment ausgebildeten Stellglied. Fig. 3 shows a longitudinal section through the gear housing of an electric screwdriver with an actuator designed as a cam segment.

Wie aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich ist, wird die Spindel 1 für die Aufnahme des Schraubwerkzeugs 2 durch das Antriebszahnrad 3 über ein Kupplungsteil in Form einer Positionierscheibe 4 angetriebeim, die in auf einem Radius angebrachten Bohrungen 5 eine entsprechende Anzahl Kugeln 6 trägt, die beidseitig über die Begrenzungsflächen der Positionierscheibe 4 hinausragen und einerseits in korrespondierende Ausnehmungen 7 in der Stirnfläche des Antriebszahnrades 3 eingreifen, andererseits in entsprechende Aussparungen 8 in der antriebsseitigen Stirnfläche eines drehfest, jedoch axial verschiebbar auf der Spindel 1 angeordneten Federtellers 9 eintauchen. Die Anzahl der Kugeln richtet sich dabei nach dem jeweiligen Bedarfsfall. Die Drehmitnahme und Axialverschiebung des Federtellers 9 auf der Spindel 1 kann dabei durch zylindrische Mitnahmeelemente 10 bewirkt werden, welchen hinreichend lang bemessene Nuten 11 in der Spindel 1 zugeordnet sind. Anstelle solcher Mitnahmeelemente kann auch eine Längsverzahnung zwischen dem Federteller und der Spindel vorgesehen sein.As can be seen from Fig. 1 to 3, the spindle 1 for holding the screwing tool 2 is driven by the drive gear 3 via a coupling part in the form of a positioning disk 4 , which carries a corresponding number of balls 6 in bores 5 arranged on a radius, which protrude on both sides beyond the boundary surfaces of the positioning disk 4 and on the one hand engage in corresponding recesses 7 in the end face of the drive gear 3 , and on the other hand penetrate into corresponding recesses 8 in the drive-side end face of a spring plate 9 arranged on the spindle 1 in a rotationally fixed but axially displaceable manner. The number of balls depends on the respective requirement. The rotational drive and axial displacement of the spring plate 9 on the spindle 1 can be brought about by cylindrical drive elements 10 , which are assigned sufficiently long grooves 11 in the spindle 1 . Instead of such driving elements, a longitudinal toothing can also be provided between the spring plate and the spindle.

Die Welle 12 des Antriebszahnrades 3 ist einerseits mittels eines Wälzlagers 13 in einer Lagerbohrung der Werkzeugspindel 1 und andererseits mittels eines Kugellagers 14 in einem Gehäusesteg 15 drehbar gelagert und steht mit einem auf der Vorgelegewelle 16angebrachten Zahnrad 17 im Eingriff. Die Vorgelegewelle 16 wird vom Ritzel 18 der Ankerwelle 19 des nicht gezeichneten Antriebsmotors über ein Zahnrad 20 angetrieben. Die Positionierscheibe 4 sitzt unverdrehbar auf einer Welle 12 des Antriebszahnrades 3, was beispielsweise durch eine Zweikantverbindung bewirkt ist.The shaft 12 of the drive gear 3 is rotatably mounted on the one hand by means of a roller bearing 13 in a bearing bore of the tool spindle 1 and on the other hand by means of a ball bearing 14 in a housing web 15 and is in engagement with a gear 17 attached to the countershaft 16. The countershaft 16 is driven by the pinion 18 of the armature shaft 19 of the drive motor (not shown) via a gear 20. The positioning disk 4 sits non-rotatably on a shaft 12 of the drive gear 3 , which is achieved, for example, by a two-edge connection.

An der der Positionierscheibe 4 abgewandten Innenfläche des nabenförmig gestalteten Federtellers 9 stützt sich eine Druckfeder 21 ab, deren anderes Ende zur Anlage an eine Druckscheibe 22 kommt.A compression spring 21 is supported on the inner surface of the hub-shaped spring plate 9 facing away from the positioning disk 4 , the other end of which comes to rest against a pressure disk 22 .

Auf die Druckscheibe 22 wirken vorzugsweise drei jeweils in einer Aufnahmebohrung in einer Zwischenwandung 23 des Getriebegehäuses axial verschiebbar angeordnete Druckelemente 24 in Form von Druckstiften ein, die an ihrem anderen Ende an der Stirnseite der Gewindespindel 25 anliegen. Die Gewindespindel 25 ist Bestandteil eines Stellrings 26, der eine Axialbohrung 27 für den Durchtritt der das Werkzeug 2 aufnehmenden Spindel 1 besitzt. Die der Gewindespindel 25 zugeordnete Spindelmutter 28 ist im Innern des Getriebehalses 29 eingearbeitet. Sie kann auch durch eine separate Mutter verkörpert sein. Der Stellring 26 weist einen flanschförmigen Ansatz 26&min; auf, welcher die Stirnkante des Getriebehalses übergreift. Der Getriebehals enthält in seinem vorderen Innenbereich eine mit einem nockenförmigen Ansatz 30 versehene Zunge 31, die in eine Ausnehmung 32 im Stellring eingreift und als Verrastglied wirksam ist.The pressure disk 22 is preferably acted upon by three pressure elements 24 in the form of pressure pins, each arranged axially displaceably in a receiving bore in an intermediate wall 23 of the gear housing, which rest at their other end on the front side of the threaded spindle 25. The threaded spindle 25 is part of an adjusting ring 26 , which has an axial bore 27 for the passage of the spindle 1 receiving the tool 2. The spindle nut 28 assigned to the threaded spindle 25 is incorporated in the interior of the gear neck 29. It can also be embodied by a separate nut. The adjusting ring 26 has a flange-shaped projection 26' , which engages over the front edge of the gear neck. The gear neck contains in its front inner region a tongue 31 provided with a cam-shaped projection 30 , which engages in a recess 32 in the adjusting ring and acts as a locking element.

Die Eindrehbewegung des Stellrings 26 und damit der Vorschub der Gewindespindel 25 ist durch die Ausnehmungen 33 im Stellring begrenzt, deren Innenkante in der Endlage des Stellrings zur Anlage an die Stirnseite des Getriebehalses kommt.The screwing-in movement of the adjusting ring 26 and thus the advance of the threaded spindle 25 is limited by the recesses 33 in the adjusting ring, the inner edge of which comes to rest on the front side of the gear neck in the end position of the adjusting ring.

Je nachdem, ob der Stellring 26 unter Überwindung der Haltekraft des Verrastglieds 30, 31 im Uhrzeigersinn oder im umgekehrten Sinn gedreht wird, wird das durch die Kupplung übertragbare Drehmoment größer oder geringer.Depending on whether the adjusting ring 26 is rotated clockwise or counterclockwise while overcoming the holding force of the locking member 30, 31 , the torque that can be transmitted by the clutch becomes greater or smaller.

Im ersteren Fall bewegt sich die Spindel bzw. deren Stirnfläche in Richtung gegen die Druckstifte 24 nach rückwärts, wodurch diese Stifte gegen die Druckscheibe 22 geschoben werden und diese Scheibe ebenfalls nach rückwärts verschieben. Dadurch wird die Druckfeder 21 zusammengepreßt. Dies hat zur Folge, daß die von der Druckfeder 21 auf den Federteller 9 ausgeübte Anpreßkraft vergrößert wird, so daß der durch die Kugeln 6 auf das Antriebszahnrad 3 übertragene Anpreßdruck entsprechend zunimmt. Es bedarf daher eines größeren Gegendrehmoments am Werkzeug 2, um ein Ausrasten des Federtellers 9 gegen die Rückstellkraft der Feder 21 zu bewirken.In the first case, the spindle or its front surface moves backwards in the direction of the pressure pins 24 , whereby these pins are pushed against the pressure disk 22 and this disk also moves backwards. This compresses the compression spring 21. This has the result that the contact pressure exerted by the compression spring 21 on the spring plate 9 is increased, so that the contact pressure transmitted by the balls 6 to the drive gear 3 increases accordingly. A larger counter torque is therefore required on the tool 2 in order to cause the spring plate 9 to disengage against the restoring force of the spring 21 .

Beim Drehen des Stellrings 26 im entgegengesetzten Sinn wird dementsprechend das übertragbare Drehmoment geringer.When the adjusting ring 26 is rotated in the opposite direction, the transmittable torque is correspondingly reduced.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 weist der Stellring 34 einen bundförmigen Ansatz 34&min; auf, dessen Innenkante in der maximalen Eindrehlage des Stellrings zur Anlage an die Stirnfläche des Getriebehalses kommt. Das den Stellring in der jeweiligen Einstellage festhaltende Verrastglied ist hier durch eine Feder - Kugelkombination 35, 36 verwirklicht, wobei die Feder in einer Bohrung 37 des Stellrings 34 angeordnet ist und die teilweise in diese Bohrung eingreifende Kugel 36 in eine Längsaussparung 38 am Innenumfang des Getriebehalses hineinragt.In the embodiment according to Fig. 2, the adjusting ring 34 has a collar-shaped projection 34' , the inner edge of which comes into contact with the front face of the gear neck when the adjusting ring is in the maximum screwed-in position. The locking element that holds the adjusting ring in the respective setting position is implemented here by a spring-ball combination 35, 36 , whereby the spring is arranged in a bore 37 of the adjusting ring 34 and the ball 36 , which partially engages in this bore, projects into a longitudinal recess 38 on the inner circumference of the gear neck.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der Stellring 39 eine Schrägfläche 40 enthält oder auf eine solche einwirkt, welche den Druckstiften 24 zugeordnet ist und diese je nach Verdrehwinkel des Stellrings axial mehr oder weniger weit verschiebt, so daß dementsprechend auch die Druckscheibe 22 axial verschoben und die Druckfeder 21 gespannt wird. Der Stellring führt hier bei Drehung keine Axialbewegung aus und bleibt stationär. Zur Sicherung des auf eine Nabe 41 der Wandung 29 des Getriebegehäuses geführten Stellrings 39 gegen axiales Verschieben dient ein Sicherungsring 43. Fig. 3 shows an embodiment in which the adjusting ring 39 contains or acts on an inclined surface 40 which is assigned to the pressure pins 24 and which displaces these axially to a greater or lesser extent depending on the angle of rotation of the adjusting ring, so that the pressure disk 22 is also displaced axially and the compression spring 21 is tensioned accordingly. The adjusting ring here does not perform any axial movement when rotating and remains stationary. A locking ring 43 is used to secure the adjusting ring 39 , which is guided on a hub 41 of the wall 29 of the gear housing, against axial displacement.

Zum Verrasten des Stellrings in der jeweiligen Einstellage ist wieder eine Feder - Kugelanordnung 44, 45 vorgesehen, die hier axial verlaufend angeordnet ist. Der Kugel 45 sind dabei auf einem Radius der Stirnfläche des Stellrings 39 angebrachte Einrastaussparungen 46 zugeordnet.To lock the adjusting ring in the respective setting position, a spring-ball arrangement 44, 45 is provided, which is arranged axially here. The ball 45 is assigned locking recesses 46 on a radius of the front surface of the adjusting ring 39 .

Claims

1. Einstellbare Drehmomentenbegrenzung für Elektrowerkzeuge mit über ein Getriebe angetriebener Spindel für die Aufnahme des Werkzeugs, die mit dem ihr zugeordneten Antriebszahnrad mittels einer das übertragbare Drehmoment begrenzenden Rutschkupplung kraftschlüssig in Verbindung steht, welche auf einem gemeinsamen Radius liegende Mitnahmeelemente in Form von Kugeln oder dergleichen Bauteile enthält, die einerseits in im Antriebszahnrad vorgesehene Ausnehmungen und andererseits in korrespondierende Aussparungen in der der abtriebseitigen Stirnfläche des Antriebszahnrades gegenüberliegenden Stirnfläche einer Mitnahme der Werkzeugspindel eingreifen und unter der Wirkung einer Druckfeder stehen, deren eines Ende an einem auf die Mitnahmeelemente einwirkenden Federteller anliegt und die sich anderweitig an einer Druckscheibe abstützt, und die durch Veränderung ihres Federwegs mittels einer auf eine der beiden Federabstützungen einwirkenden Einstellvorrichtung eine Drehmomenteinstellung ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung aus einem Getriebehals des Elektrowerkzeugs geführten Stellring (26, 34, 39) und einem von diesem betätigbaren Stellglied (25, 40) besteht, das über in einer Wandung (23, 42) des Getriebegehäuses (29) geführte Druckelemente (24) auf die Frontseite der das werkzeugseitige Ende der Druckfeder (21) aufnehmenden Druckscheibe (22) einwirkt. 1. Adjustable torque limiter for power tools with a spindle driven by a gear for holding the tool, which spindle is connected in a force-locking manner to the drive gear assigned to it by means of a slip clutch which limits the transmittable torque, which contains driving elements in the form of balls or similar components located on a common radius, which on the one hand engage in recesses provided in the drive gear and on the other hand in corresponding recesses in the end face of a driver of the tool spindle opposite the output-side end face of the drive gear and are under the action of a compression spring, one end of which rests on a spring plate acting on the driving elements and which is otherwise supported on a pressure disk, and which enables a torque setting by changing its spring travel by means of an adjusting device acting on one of the two spring supports, characterized in that the adjusting device consists of an adjusting ring ( 26, 34, 39 ) guided in a gear neck of the power tool and an actuator ( 25, 40 ) which acts via pressure elements ( 24 ) guided in a wall ( 23, 42 ) of the gear housing ( 29 ) on the front side of the pressure disk ( 22 ) receiving the tool-side end of the compression spring ( 21 ).

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied durch eine Gewindespindel (25) verkörpert ist, die in einer in der Innenwandung des Getriebehalses eingebauten Spindelmutter (28) geführt ist. 2. Coupling according to claim 1, characterized in that the actuator is embodied by a threaded spindle ( 25 ) which is guided in a spindle nut ( 28 ) installed in the inner wall of the gear neck.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (25) Bestandteil des Stellrings (34) ist und der Stellring (34) mit einer Durchgangsbohrung (27) für die Werkzeugspindel (1) versehen ist. 3. Coupling according to claim 2, characterized in that the threaded spindle ( 25 ) is a component of the adjusting ring ( 34 ) and the adjusting ring ( 34 ) is provided with a through hole ( 27 ) for the tool spindle ( 1 ).

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stellring (26, 34) wenigstens ein Verrastelement (30, 31, 35, 36) zugeordnet ist. 4. Coupling according to claim 3, characterized in that at least one locking element ( 30, 31, 35, 36 ) is associated with the adjusting ring ( 26, 34 ).

5. Kupplung nach den Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellring (26) mit einem die Stirnseite des Getriebehalses umgreifenden flanschförmigen Ansatz (26&min;) versehen ist. 5. Coupling according to claims 1 to 4, characterized in that the adjusting ring ( 26 ) is provided with a flange-shaped projection ( 26' ) which surrounds the front side of the gear neck.

6. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellring (34) einen bundförmigen Ansatz (34&min;) aufweist, der in der das maximale Drehmoment bestimmenden Endlage zur Anlage an die Stirnfläche des Getriebehalses kommt. 6. Coupling according to claims 1 to 4, characterized in that the adjusting ring ( 34 ) has a collar-shaped projection ( 34' ) which, in the end position determining the maximum torque, comes to bear against the end face of the gear neck.

7. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (40) als an der Frontseite des Stellrings (39) angeformtes Kurvensegment (40) ausgebildet und der Stellring (39) axial unverschiebbar auf einer Nabe (41) des Getriebegehäuses (29) angeordnet ist. 7. Coupling according to claim 1, characterized in that the actuator ( 40 ) is designed as a curve segment ( 40 ) formed on the front side of the adjusting ring ( 39 ) and the adjusting ring ( 39 ) is arranged axially immovably on a hub ( 41 ) of the transmission housing ( 29 ).

8. Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stellring (39) wenigstens ein Verrastelement (44, 45) zugeordnet ist. 8. Coupling according to claim 7, characterized in that at least one locking element ( 44, 45 ) is associated with the adjusting ring ( 39 ).

9. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckelemente (24) durch Druckstifte verkörpert sind, von denen wenigstens drei in der Zwischenwandung (23, 42) des Getriebegehäuses axial verschiebbar angeordnet sind. 9. Coupling according to claims 1 to 8, characterized in that the pressure elements ( 24 ) are embodied by pressure pins, at least three of which are arranged axially displaceably in the intermediate wall ( 23, 42 ) of the transmission housing.

10. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Mitnahmeelemente (6) einwirkende Federteller (9) zugleich die Mitnahme der Werkzeugspindel (1) verkörpert. 10. Coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the spring plate ( 9 ) acting on the driving elements ( 6 ) simultaneously embodies the driving of the tool spindle ( 1 ).