DE4430186A1 - Schrauber - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Schrauber nach der Gattung des Anspruchs 1. Es ist schon ein Schrauber bekannt (DE 42 32 197 A1), der eine selbsttätig schaltende Überrastkupplung aufweist, die bei Erreichen eines bestimmten Grenzdrehmomentes überrastet und somit das Einschraubmoment begrenzt. Darüber hinaus ist der Schrauber mit einer Abschalteinrichtung versehen, die bei Erreichen des Grenzdrehmomentes einen Antriebsmotor des Schraubers abschaltet. Auf diese Weise ist zwar ein relativ verzögerungsfreies Abschalten des Antriebsmotors möglich, jedoch kann es infolge der Schwungmasse des Antriebsstrangs zwischen Antriebsmotor und Überrastkupplung zum wiederholten Überrasten kommen, was die Schraubgenauigkeit verringert und daher zu vermeiden ist.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Schrauber mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, eine höhere Schraubgenauigkeit aufzuweisen, da ein wiederholtes Überrasten der Überrastkupplung nach Erreichen des Grenzdrehmomentes unterbunden wird.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Schraubers möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt durch den Schrauber in einer ersten Schaltstellung und in Fig. 2 sind zwei weitere Schaltstellungen des Schraubers dargestellt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist ein Teilschnitt durch einen druckluftbetriebenen Handschrauber dargestellt. Ein ähnlicher Schrauber ist beispielsweise aus der DE 42 32 197 A1 bekannt, so daß auf eine vollständige Beschreibung des Schraubers verzichtet werden kann und statt dessen auf diese Schrift verwiesen wird.

Mit der Bezugszahl 10 ist ein Schaltteil bezeichnet, der zwischen einem nicht dargestellten Übersetzungsgetriebe einerseits, und einer ebenfalls nicht dargestellten Schraubwerkzeugaufnahme andererseits in den Antriebsstrang des Schraubers integriert ist. Der Schaltteil 10 weist eine Antriebswelle 11 auf, die als Hohlwelle ausgebildet ist und antriebsseitig mit einem Innenmehrkantprofil 12 zum Anschluß an eine Abtriebswelle des Übersetzungsgetriebes versehen ist. Abtriebsseitig, auf einem dem Innenmehrkantprofil 12 abgewandten Ende 13 der Antriebswelle 11 ist ein Abtriebsteil 14 über eine Mehrzahl von Kugeln 15 verdrehbar, jedoch axial unverschiebbar gelagert. Der Abtriebsteil 14 seinerseits ist mit der Schraubwerkzeugaufnahme verbunden, bzw. bildet die Schraubwerkzeugaufnahme selbst. An der antriebsseitigen Stirnseite 14a des Abtriebsteils 14 ist eine Verzahnung 16 ausgebildet, die zwischen benachbarten Zähnen Aufnahmetaschen für Rastkugeln 17 bildet. Der Verzahnung 16 gegenüberliegend ist eine Gegenverzahnung 18 an einem Kupplungsring 19 ausgebildet, die ebenfalls Zähne bzw. Aufnahmetaschen für die Kugeln 17 aufweist. Der Kupplungsring 19 ist auf der Antriebswelle 11 drehbar und axial verschiebbar gelagert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind insgesamt vier Rastkugeln 17 mit entsprechender Anzahl Aufnahmetaschen an dem Abtriebsteil 14 sowie am Kupplungsring 19 ausgebildet. Es sind aber auch durchaus andere Ausbildungsformen mit beispielsweise drei bis sechs Rastkugeln 17 denkbar. Insgesamt bilden die Teile 16, 17 und 18 eine Überrastkupplung 20. Der Kupplungsring 19 ist ferner von einer Druckhülse 21 umgeben, die von einer Druckfeder 22 in Richtung auf die Überrastkupplung 20 mit einer Druckkraft beaufschlagt ist und somit den Kupplungsring 19 in eine Eingriffstellung mit den Rastkugeln 17 drängt. Ein an der Druckhülse 21 ausgebildeter umlaufender Haltevorsprung 23 überdeckt die Rastkugeln 17 radial und verhindert somit ein radiales Herausfallen der Rastkugeln 17 aus den Aufnahmetaschen. Die Druckfeder 22 stützt sich andererseits an einen Einstellring 26 ab, der etwa in Höhe der Innen-Mehrkantaufnahme 12 außen auf die Antriebswelle 11 aufgeschraubt ist. Dabei ist zwischen Druckfeder 22 und Einstellring 26 ein Axiallager 27 vorgesehen, so daß sich die Druckfeder 22 relativ zum Einstellring 26 in Umfangsrichtung der Antriebswelle 11 verdrehen kann. Durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben des Einstellrings 26 ist die Vorspannung der Druckfeder 22 und damit das Auslösemoment der Überrastkupplung 20 einstellbar.

Zur Übertragung eines Drehmomentes von der Antriebswelle 11 auf den Kupplungsring 19 dient eine Schalthülse 30. Die Schalthülse 30 ist hierzu über eine Kugellagerung 31, bestehend aus dreimal jeweils vier Lagerkugeln 32 in Umfangsrichtung verdrehfest, jedoch axial verschiebbar gelagert. Die Lagerkugeln 32 tauchen in entsprechende in der Antriebswelle 11 ausgebildete, axial und in Umfangsrichtung geschlossene Lagernuten 33 etwa hälftig ein. Die andere Hälfte der Lagerkugeln 32 ist jeweils in einer in der Schalthülse 30 vorgesehenen, durchgehenden Axialnut 34 angeordnet.

Zwischen Schalthülse 30 und Kupplungsring 19 befindet sich eine Trennkupplung 38, die als Klauenkupplung ausgebildet ist. An der Schalthülse 30 sind abtriebsseitig Kupplungsnocken 39 ausgebildet, die im Eingriff stehen mit korrespondierenden Kupplungsnocken 40 am Kupplungsring 19. Die Schalthülse 30 wird von einer Schließfeder 41 in Einrückrichtung der Trennkupplung 38 mit Kraft beaufschlagt. Ein mittels eines Sicherungsrings 43 auf der Antriebswelle 11 axial festgelegter Ring 42 dient als Widerlager für die Schließfeder 41.

Das Schaltteil 10 ist mit einer Abschalteinrichtung 48 ausgestattet. Die Abschalteinrichtung 48 umfaßt im wesentlichen einen Sperrschieber 49, der innerhalb der Antriebswelle 11 axial verschiebbar ist. An seinem antriebsseitigen Ende ist der Sperrschieber 49 mit einer Aufnahme 50 versehen, in die eine Schaltstange 51 des Schraubers ragt. Die Schaltstange 51 erstreckt sich koaxial innerhalb der Antriebswelle 11 zu einem nicht näher dargestellten Abschaltventil. Es kann dabei ein beliebiges Abschaltventil, beispielsweise das aus der DE 42 32 197 A1 bekannte Ventil zur Anwendung kommen. Derartige Ventile werden in der Regel mittels Federkraft bzw. vom Luftstrom in Richtung auf ihre Schließstellung gedrängt, wodurch die Schaltstange 51 in Richtung auf den Sperrschieber 49 beaufschlagt wird und diesen entgegen einer am schraubwerkzeugseitigen Ende des Sperrschiebers 49 angeordneten Rückstellfeder 52 verschieben möchte. Die Rückstellfeder 52 stützt sich dabei an einem Stützring 47 innerhalb der Antriebswelle 11 ab.

Die axiale Verschiebung des Sperrschieber 49 entgegen der Rückstellfeder 52 durch den Druck am Abschaltventil wird zunächst jedoch durch ein Kugelgesperre 53 verhindert. Das Kugelgesperre 53 besteht aus einer Radialbohrung 54, die den Sperrschieber 49 radial durchquert und an einer Stelle die Wandung der Antriebswelle 11 durchbricht. Innerhalb der Radialbohrung 54 sind drei Sperrkugeln 55, 56, 57 angeordnet, wobei eine Sperrkugel 55 vollständig innerhalb des Sperrschiebers 49 liegt, eine mittlere Sperrkugel 56 teilweise in die Wandung der Antriebswelle 11 greift und eine dritte Sperrkugel 57 radial weiter außen teilweise aus der Wandung der Antriebswelle 11 herausragt. Zwischen der ersten Sperrkugel 55 und der mittleren Sperrkugel 56 ist eine Sperrfeder 58 vorgesehen, die die zweite und dritte Sperrkugel 56, 57 nach radial außen drängt. Die Sperrfeder 58 stützt sich dabei an der inneren Sperrkugel 55 und diese an der Innenwandung der Antriebswelle 11 ab. Die äußere Sperrkugel 57 wird dabei von einer Schulter 59 des Kupplungsrings 19 radial überdeckt. Da sich die zweite Sperrkugel 56 in der in Fig. 1 gezeigten Sperrstellung etwa mittig zwischen Sperrschieber 49 und Antriebswelle 11 befindet, wird der Sperrschieber 49 formschlüssig gesperrt und kann daher von der Schaltstange 51 nicht entgegen der Rückstellfeder 52 axial verschoben werden.

In der Wandung der Antriebswelle 11 befindet sich eine weitere Durchgangsbohrung 60, in der eine Trennkugel 61 angeordnet ist. In Verlängerung der Durchgangsbohrung 60 nach radial innen befindet sich im Sperrschieber 49 eine Ringnut 62, die schräg verlaufende axiale Begrenzungsflächen hat. Die Trennkugel 61 hat einen Durchmesser, der größer ist als die Dicke der Wandung der Antriebswelle 11, so daß sie in der in Fig. 1 gezeigten Stellung bei von der Schalthülse 30 radial überdeckter Durchgangsbohrung 60 teilweise in die Ringnut 62 ragt. Die Funktion der Trennkugel 61 wird anhand von Fig. 2 näher erläutert.

Die in Fig. 1 gezeigte Schaltstellung des Schaltteils 10 des Schraubers entspricht einer Ausgangsstellung bzw. einer Stellung während der Anfangsphase eines Schraubvorgangs. Das Schraubmoment wird über die Antriebswelle 11 und die Kugellagerung 31 auf die Schalthülse 30, dann über die Trennkupplung 38 auf den Kupplungsring 19 und von dort über die Gegenverzahnung 18 und die Rastkugeln 17 auf die Verzahnung 16 des Abtriebsteils 14 übertragen. Mit zunehmendem übertragenem Drehmoment ist der Kupplungsring 19 bestrebt, sich gegenüber dem Abtriebsteil 14 in Umfangsrichtung der Antriebswelle 11 zu verdrehen bzw. sich gegenüber dieser entgegen der Druckfeder 22 axial zu verschieben, da aus dem übertragenen Drehmoment in der Berührungsfläche mit den Rastkugeln 17 an der Gegenverzahnung 18 entsprechende Umfangs- bzw. Axialkräfte resultieren. Die Rastkugeln 17 sind also bestrebt, das Kupplungsteil 19 axial vom Abtriebsteil 14 weg zu verschieben und wandern dabei entlang den Zahnflanken der Verzahnungen 16, 18 in Richtung auf die Zahnspitzen. Im Grenzfall entspricht dann der Abstand der Verzahnungen 16, 18 zwischen den Zahnspitzen von Kupplungsring 19 und Abtriebsteil 14 dem Durchmesser der Rastkugeln 17.

Die zu diesem Grenzfall gehörende Schaltstellung des Schaltteils 10 ist in Fig. 2, obere Schnitthälfte dargestellt. In dieser Stellung ist das maximal übertragbare Drehmoment erreicht. Die Überrastkupplung 20 wird ausgelöst, indem die Rastkugeln 17 überrasten und von der Druckfeder 22 über den Kupplungsring 19 in benachbarte Rasttaschen gedrängt werden. Damit es nicht zu einem wiederholten Überrasten kommt, wird - wie weiter unten erläutert - nach dem ersten Überrasten der Antriebsmotor über die beschriebene Abschalteinrichtung 48 abgeschaltet und die Trennkupplung 38 dabei ausgerückt.

Mit zunehmendem Drehmoment verschiebt sich nicht nur der Kupplungsring 19 entgegen der Druckfeder 22, sondern auch die Schalthülse 30 über die Trennkupplung 38 entgegen der Schließfeder 41. Während des Verschiebens des Kupplungsrings 19 wird die äußere Sperrkugel 57 des Kugelgesperres 53 über die Schulter 59 des Kupplungsring 19 nach radial innen gedrängt. Ausgehend von der in Fig. 1 gezeigten Schaltstellung wird demzufolge die mittlere Sperrkugel 56 nach innen verschoben, bis sie in radialer Richtung vollständig in den Sperrschieber 49 eintaucht. In diesem Moment ist der Sperrschieber 49 entriegelt und kann vom Ventildruck des Abschaltventils über die Schaltstange 51 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 52 nach axial vorn verschoben werden. Der Sperrschieber 49 schnappt dann nach vorn in die in Fig. 2 gezeigte Schaltstellung.

In dieser Schaltstellung des Schaltteils 10 befindet sich eine Ausnehmung 63 der Schalthülse 30 radial über der Durchgangsbohrung 60, in die die Trennkugel 61 radial eintauchen kann. Beim Verschieben des Sperrschiebers 49 nach axial vorn wird die Trennkugel 61 von der schrägen Begrenzungsfläche der Ringnut 62 nach radial außen in diese Ausnehmung 63 gedrängt. Dadurch wird die Schalthülse 30 formschlüssig axial verriegelt. Nach dem Überrasten der Überrastkupplung 20 wird der Kupplungsring 19 von der Druckfeder 22 entsprechend axial nach vorn verschoben, so daß die Rastkugeln 17 in die Rasttaschen zwischen den Verzahnungen 16, 18 eintauchen. Der Kupplungsring 19 verschiebt sich dabei axial nach vorn in die in der Fig. 2, untere Schnitthälfte dargestellte Schaltstellung. Die Trennkugeln 61 befinden sich dabei noch immer in ihrer die Schalthülse 30 axial verriegelnden Stellung, so daß die Trennkupplung 38 geöffnet wird und die Kupplungsnocken 39, 40 außer Eingriff gelangen. Das Kupplungsteil 19 ist somit vom gesamten Antriebsstrang zum Antriebsmotor hin abgekoppelt, so daß keine Schwungenergie mehr auf das Kupplungsteil 19 übertragbar ist. Ein nochmaliges Überrasten der Überrastkupplung 20 wird hierdurch verhindert.

Erst bei entlastetem Abschaltventil, wie es sich beispielsweise nach Absperren der Druckluftzufuhr durch den Bediener des Schraubers ergibt, kann die Schaltstange 51 durch die Rückstellfeder 52 in ihre Ausgangsstellung zurückgebracht werden. Der Sperrschieber 49 kehrt dann in die in Fig. 1 gezeigte Ausgangsstellung zurück, wobei ein Anschlagstift 64 als antriebsseitiger Anschlag für den Sperrschieber 49 dient. Die Trennkugel 61 wird bei der Axialverschiebung des Sperrschiebers 49 von der Schließfeder 41 wieder in die Ringnut 62 gedrängt, so daß die Schalthülse 30 axial freigegeben und die Trennkupplung 38 wieder eingerückt wird. Der Schrauber befindet sich dann in seiner in Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung für einen neuen Schraubvorgang.

Claims (7)

1. Schrauber, insbesondere druckluftbetriebener Handschrauber, mit einer im Antriebsstrang zwischen einem Antriebsmotor und einem Schraubwerkzeughalter angeordneten, bei Erreichen eines Grenzdrehmomentes selbsttätig schaltenden Überrastkupplung (20) und mit einer Abschalteinrichtung (48), die bei Erreichen des Grenzdrehmomentes den Antriebsmotor abschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Trennkupplung (38) vorgesehen ist, die mit der Abschalteinrichtung (48) derart zusammenwirkt, daß sie die Drehmomentübertragung bei Erreichen des Grenzdrehmomentes unterbricht und erst nach Rückstellung der Abschalteinrichtung (48) erneut einrückbar ist.

2. Schrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkupplung (38) unmittelbar vor der Überrastkupplung (20) im Antriebsstrang vom Antriebsmotor in Richtung zum Schraubwerkzeughalter gesehen angeordnet ist.

3. Schrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkupplung (38) als Klauenkupplung ausgebildet ist.

4. Schrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkupplung (38) zwischen einem Kupplungsring (19) und einer Schalthülse (30) angeordnet ist, wobei der Kupplungsring (19) andererseits eine Gegenverzahnung (18) der Überrastkupplung (20) trägt und die Schalthülse (30) drehfest und axial verschiebbar mit einer Antriebswelle (11) des Schraubers verbunden ist.

5. Schrauber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wandung der Antriebswelle (11) mit einer radialen Durchgangsbohrung (60) versehen ist, in der eine Trennkugel (61) sitzt, welche einen größeren Durchmesser als die Dicke der Wandung hat, wobei die Durchgangsbohrung (60) radial von der axial verschiebbaren, eine Ausnehmung (63) für die Trennkugel (61) aufweisenden Schalthülse (30) derart überdeckt wird, daß die Trennkugel (61) beim Überrasten der Überrastkupplung (20) von einem Sperrschieber (49) der dann abschaltenden Abschalteinrichtung (48) in die Ausnehmung (63) in der Schalthülse (30) gedrängt wird, wodurch die Schalthülse (30) axial unverschiebbar festgelegt und die Trennkupplung (38) dadurch geöffnet wird, während die Trennkugel (38) zwecks Freigabe der Schalthülse (30) bei rückgestellter Abschalteinrichtung (48) in eine Ringnut (62) im Sperrschieber (49) eintauchen kann, wodurch die Trennkupplung (38) geschlossen wird.

6. Schrauber nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalthülse (30) mit der Kraft einer Schließfeder (41) in Richtung auf den Kupplungsring (19) beaufschlagt ist.

7. Schrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor druckluftbetrieben ist und die Rückstellung der Abschalteinrichtung (48) nach Absperren einer Druckluftzufuhr zum Antriebsmotor durch eine Rückstellfeder (52) automatisch erfolgt.