DE3831960A1 - Geraeuscharme schrauberkupplung - Google Patents
Geraeuscharme schrauberkupplungInfo
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Description
Die Erfindung geht von einem motorisch angetriebenen Schrauber nach
der Gattung des Anspruchs 1 aus. Solche Schrauber haben üblicher
weise eine Kupplung im Antriebsstrang. Die Kupplung erfüllt dort die
Aufgabe, bei Erreichen eines bestimmten Drehmoments den Kraftfluß
zwischen motorischem Antrieb und Schraube zu unterbrechen. Eine ge
bräuchliche Bauart solcher Kupplungen weist stirnverzahnte Scheiben
auf. Die schrägen Gleitflanken dieser Zähne bewirken eine dem Last
moment beim Schrauben proportionale Axialkraft, die die Kupplungs
scheiben voneinander entfernt und schließlich bei Erreichen des
Grenzdrehmoments die Zähne außer Eingriff bringt und so den Kraft
fluß unterbricht. Da nach dem Auskuppeln die Zahnspitzen aufeinander
schleifen, was unerwünschtes Geräusch und Verschleiß nach sich
zieht, setzt man dreischeibige Kupplungen mit zwei hintereinander
angeordneten Stirnverzahnungen ein, von denen eine Zahnpaarung nach
dem Trennen der zweiten noch tiefer in Eingriff kommt und so eine
Berührung der letzteren nach dem Ansprechen der Kupplung verhindert.
Diese aus der DE-PS 43 7 803 bekannte Lehre hat jedoch den Nachteil,
daß nach dem Auskuppeln der Wiedereingriff der Nockenpaarung über
einen separaten Hebel herbeigeführt werden muß. Einfacher im Aufbau
ist die Kupplung nach der DE-OS 35 10 605 (= US 46 55 103), die die
oben erwähnte dreischeibige Bauart mit einer aus der DE-PS 25 26 004
(= US 39 60 035) bekannten Zahnform kombiniert, die eine Klaue mit
Anlaufschräge darstellt. Nachteilig ist außerdem die Tatsache, daß
diese Kupplung unabhängig von der Drehrichtung anspricht. Gerade
beim Lösen von Schrauben sind die Anforderungen an den Drehmoment
verlauf jedoch anders als beim Festdrehen, denn beim Schraubenlösen
wird zu Beginn ein sehr hohes Moment besonders dann erforderlich
sein, wenn eine Schraube z.B. infolge Korrosion sehr fest sitzt; im
weiteren Verlauf des Losschraubens wird dann immer weniger Dreh
moment benötigt. Umgekehrt verhält es sich beim Eindrehen von
Schrauben; hier ist besonders ein ratterfreies Unterbrechen des
Kraftflusses bei Erreichen des Grenzdrehmoments erwünscht.
Die erfindungsgemäße Kupplung hat den Vorteil, beim Lösen festsit
zender Schrauben das volle vom Motor zur Verfügung gestellte Dreh
moment auf die Schraube zu übertragen, ohne daß hierfür eine Neuein
stellung oder manuelle Umschaltung vorgenommen werden müßte. Beim
Eindrehen von Schrauben wird nach Erreichen des Grenzdrehmoments der
Kraftfluß geräuscharm und verschleißfrei unterbrochen. Außerdem wer
den zum Aufbau der Kupplung nur wenige Einzelteile benötigt, sie ist
robust, einfach herstellbar und montierbar.
Ein besonderer Vorteil ergibt sich daraus, daß beim Beginn des Ein
schraubvorgangs die parallel zu ihrer Rotationsachse verschiebliche
Kupplungsscheibe auf einer Schrägbahn in die Betriebsstellung glei
tet, die durch einen festen Anschlag definiert ist. Diese Anordnung
erlaubt den Verzicht auf eine spezielle, verschleißgefährdete Rast
nut oder Unterbrechung in der Schrägbahn.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 im Schnitt dar
gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die
Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist aus den Fig. 2
bis 5 ersichtlich, in denen die wesentlichen Kupplungsteile in ihren
verschiedenen Funktionsstellungen in Seitenansicht dargestellt sind.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung im
Schnitt.
Der erfindungsgemäße Schrauber hat einen hier nicht dargestellten
Motor, der über ein ebenfalls nicht abgebildetes Getriebe eine An
triebswelle 1 antreibt. Letztere hat an ihrem vorderen (das ist das
dem Werkstück zugewandte) Ende im äußeren Bereich der Stirnseite
nockenförmige Kupplungsglieder 2. Im Innern des von den Kupplungs
gliedern 2 gebildeten Kranzes befindet sich eine dreifach abgestufte
Bohrung 3, in der eine Feder 4 und ein Wälzlager 5 angeordnet sind.
In letzterem ist das hintere Ende einer ebenfalls gestuften Ab
triebswelle 6 axial verschiebbar geführt. Im mittleren Bereich der
Abtriebswelle 6 ist auf einem Absatz 7 ein Kupplungsring 8 drehbar
und ebenfalls axial verschiebbar angeordnet.
Nach hinten ist der Weg des Kupplungsringes 8 durch einen auf die
Antriebswelle 1 geschobenen und dort mit einer Wellensicherung 9
gegen den Absatz 7 fixierten Anschlagring 10 begrenzt. Nach vorne
begrenzt ein Wellenbund 11 den Weg des Kupplungsringes 8. Die Ab
triebswelle 6 hat am vorderen Ende ein sechskantiges Sackloch 12 zur
Aufnahme eines Schrauberbits 13.
Der Kupplungsring 8 wird von der Feder 4 gegen den Wellenbund 11
gedrückt und trägt an seiner hinteren Stirnseite nockenförmige Kupp
lungsglieder 14, die mit den auf der Antriebswelle 1 angeordneten
Kupplungsgliedern 2 zusammenwirken. Die vordere Stirnseite des Kupp
lungsringes 8 trägt drei rampenförmige Erhebungen 15, die mit ent
sprechenden Ausnehmungen 16 im Wellenbund 11 korrespondieren. Das
vordere Ende der Antriebswelle 1 wie auch das der Abtriebswelle 6
ist jeweils in Lagern 17 bzw. 18 geführt, die in einer Führungshülse
19 angeordnet sind. Diese Führungshülse 19 ist fest mit dem z.B. aus
Kunststoff gefertigten Gehäuse 20 des Schraubers verbunden.
Die Führungshülse 19 trägt im vorderen Bereich ein Außengewinde 21,
auf das eine Gewindehülse 22 mit einem entsprechenden Innengewinde
aufgeschraubt ist. Die Gewindehülse 22 ist fest mit einem Tiefen
anschlag 23 mit eingelegtem permanentmagnetischen Ring 24 verbunden,
der durch Drehung um das Außengewinde 21 in bekannter Weise axial
verstellt werden kann.
Auf der Abtriebswelle 6 sitzen zwei Wellendichtungen 25 und 26. Eine
davon ist in der Führungshülse 19, die andere im Tiefenanschlag 23
angeordnet.
Aus den Phasendarstellungen in den Fig. 2 bis 5 ist die Wirkungs
weise der erfindungsgemäßen Kupplung zu erkennen. Schematisch sind
dort die aus Fig. 1 bekannten rampenförmigen Erhebungen 15 und die
Paarungen der nockenförmigen Kupplungsglieder 2, 14 in verschiedenen
Phasen eines Einschraubvorganges abgebildet. Zu Beginn des Ein
schraubvorganges befinden sich die Kupplungsglieder 2, 14 im Ein
griff, auch die rampenförmigen Erhebungen 15 sind vollständig in die
Ausnehmungen 16 versenkt, weil der Bediener den Schrauber nach dem
Aufsetzen auf den hier nicht dargestellten Kopf der in die angedeu
tete Wand 32 einzudrehenden Schraube in die Einschraubrichtung gegen
den Widerstand der Feder 4 drückt. (Die Feder 4 ist allerdings in
den Fig. 2 bis 5 nicht abgebildet). Diese Situation nach Aufset
zen auf die einzudrehende Schraube und vor dem Einschalten des An
triebs ist in Fig. 2 skizziert.
Fig. 3 zeigt den Zustand nach Einschalten des motorischen Antriebs.
Infolge des Gegendrehmoments der Schraube (Lastmoment) gleitet der
Kupplungsring 8 auf der Schrägfläche 30 der Ausnehmung 16 nach hin
ten, bis er sich an den Anschlagring 10 anlegt.
In Fig. 4 ist dargestellt, wie das zunehmende Lastmoment beim Ein
schrauben und das gleichzeitige Aufsetzen des vorderen Endes 31 des
Tiefenanschlags 23 auf der Wand 32, in die die Schraube eingedreht
wird, schließlich das Auseinandergleiten der Kupplungsglieder 2, 14
gegen Ende des Verschraubungsvorganges bewirken.
Sobald das vordere Ende 31 des Tiefenanschlags 23 auf der Wand 32
aufsetzt, wird die von der Bedienperson in Vorschubrichtung aufge
brachte Kraft über das Gehäuse 20 statt über den Antriebsstrang
übertragen. Dadurch kann die Kraft der Feder 4 die Kupplungsglieder
2, 14 außer Eingriff bringen, wobei der Kupplungsring 8 eine der
Einschraubdrehrichtung entgegengesetzte Drehung verbunden mit einer
axialen Verschiebung ausführt.
In Fig. 5 ist zu sehen, wie sich endlich - unterstützt von der
nicht dargestellten Feder 4 - der Kupplungsring 8 an den Wellenbund
11 anlegt. Dadurch entsteht ein Sicherheitsabstand s, der eine Be
rührung der Kupplungsglieder 2, 14 sicher verhindert.
Zum Lösen von Schrauben läuft der Motor entgegengesetzt zur Eindreh
richtung an. Hierbei treffen statt der schrägen Auflaufflächen 33,
34 an den Kupplungsgliedern 2 und 14 deren senkrecht zur Stirnseite
des Kupplungsrings 8 angeordnete Flächen 35, 36 aufeinander. Auch
die rampenförmigen Erhebungen 15 haben ebenso wie die mit ihnen kor
respondierenden Ausnehmungen 16 auf der den Schrägflächen 29, 30
gegenüberliegenden Seite senkrechte Flächen 37 bzw. 38, die nun bei
Drehung entgegen der normalen Arbeits-Drehrichtung aufeinander tref
fen. Es entsteht dabei keine Axialkraft, die die Kupplung zum Aus
kuppeln bringen könnte, weshalb in dieser Drehrichtung stets das ge
samte Moment des Antriebsmotors übertragbar ist.
Der gleiche Effekt wird mit der in Fig. 6 dargestellten Konstruk
tionsvariante erzielt. Diese unterscheidet sich von der vorstehend
beschriebenen lediglich dadurch, daß hier die Ausnehmungen 16 im
Wellenbund 11 durch Schrägnuten 41 im Absatz 7 ersetzt sind. Drei
dieser Schrägnuten 41 sind gleichmäßig am Umfang des Absatzes 7 ver
teilt und stellen die Gewindegänge eines Bewegungsgewindes dar. In
die Schrägnuten greifen zugeordnete Nasen 42 an der Innenseite des
Kupplungsringes 8 ein. Die Steigung der Schrägnuten 41 verläuft so,
daß beim Eindrehen von Schrauben aus dem dabei entstehenden Last
moment ebenso wie in der vorstehend dargestellten Konstruktionsva
riante eine axial gerichtete Kraftkomponente entsteht, die den Kupp
lungsring 8 gegen die Antriebswelle 1 drückt, mithin die Kupplungs
glieder 2 und 14 in Eingriff zueinander bringt. Das Funktionsprinzip
dieser Konstruktionsvariante unterscheidet sich nicht von dem der
vorstehend beschriebenen.
Claims (8)
1. Motorisch angetriebener Schrauber mit Schraubwerkzeug, mit einem
Gehäuse insbesondere mit einem daran befestigten Tiefenanschlag
(31), sowie mit einer in einem Antriebsstrang angeordneten Kupplung,
bestehend aus drei Kupplungselementen (1, 8, 6) mit nockenartigen
Kupplungsgliedern (2, 14, 15, 16), die gegen die Kraft einer Feder
(4) in Eingriff bringbar sind, wobei das erste Kupplungselement
eine gegenüber dem Gehäuse unverschieblich gelagerte Antriebswelle
(1) und das zweite Kupplungselement ein drehbeweglich und axial
verschiebbar gelagerter Kupplungsring (8) ist, der sich abstützt auf
dem dritten Kupplungselement, welches eine axial verschiebbare
Abtriebswelle (6) ist, deren Kupplungsglieder (2, 14) mit schrägen
Flächen (33, 34) versehen sind und deren Steigung so verläuft, daß
sich der Kupplungsring (8) bei Drehung relativ zur Abtriebswelle (6)
entgegen deren Arbeitsdrehrichtung, etwa beim Einschrauben, axial in
Ausrückrichtung der Kupplungsglieder (2, 14) bewegt, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Bewegung des Kupplungsringes (8) durch auf der
Abtriebswelle (6) angeordnete Schultern (10, 11) begrenzt wird.
2. Schrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine die
Bewegung des Kupplungsringes (8) in Ausrückrichtung begrenzende
erste Schulter als an die Abtriebswelle (6) angeformter Wellenbund
(11) ausgeführt ist.
3. Schrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
eine die Bewegung des Kupplungsringes (8) in Einrückrichtung be
grenzende zweite Anschlagschulter als auf die Abtriebswelle (6) auf
gesteckter Anschlagring (10) ausgebildet ist.
4. Schrauber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder
als Schraubenfeder (4) ausgebildet ist, deren Innendurchmesser
größer als der Außendurchmesser des Anschlagrings (10) ist.
5. Schrauber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich
net, daß die am Kupplungsring (8) und an der Abtriebswelle (6) ange
ordneten schrägen Flächen als rampenförmige Erhebungen (15) auf der
den Kupplungsgliedern (14) gegenüberliegenden Stirnseite des Kupp
lungsringes (8) ausgebildet sind, die mit korrespondierenden Ausneh
mungen (16) in der Abtriebswelle (6) zusammenwirken.
6. Schrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die am Kupplungsring (8) und an der Abtriebswelle
(6) angeordneten schrägen Flächen als Bewegungsgewinde ausgeführt
sind.
7. Schrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kupplungsglieder (2, 14) auf den - etwa in Ar
beitsdrehrichtung gesehen - auflaufenden Seiten schräge Flächen (33,
34), auf den anderen Seiten senkrecht zur Stirnseite des Kupplungs
rings (8) angeordnete Flächen (35, 36) haben.
8. Schrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die antreibenden Kupplungsglieder (2) an die
Antriebswelle (1) angeformt sind.
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