Kraftübertragungsgetriebe, insbesondere für Werkzeuge und Werkzeugmaschinen. Vorliegende Erfindung betrifft ein Kraft übertragungsgetriebe, insbesondere für Werk zeuge und Werkzeugmaschinen, das aber auch für andere Zwecke verwendet werden kann, und das eine konische Sonnenwalze aufweist, sowie konische Planetenwalzen, welche in einem Gehäuse lose gelagert um die Sonnenwalze drehbar sind, und eine die Planetenwalzen einschliessende, mit letzteren zusammenwirkbare, konische Fläche. Bei die ser Art von Kraftübertragungsgetrieben sind die Teile derart zueinander angeordnet, dass sie in Wirkungsverbindung miteinander sind, wenn das Werkzeug gegen ein Werkstück gepresst wird, während zu andern Zeiten (das heisst wenn jener Druck aufhört) sie sich frei bewegen können.
Eine besondere Ausführungsform des Er- findungsgegenstandes kann mit Vorteil bei angetriebenem Schraubenzieher oder Bohrer verwendet werden. Das Kraftübertragungs- getriebe gemäss der Erfindung kann jedoch auch für andere Werkzeugmaschinen oder andere Maschinen benützt werden. Wenn ein Schraubenzieher durch eine biegsame Welle angetrieben wird, so ist es erwünscht, dass der Schraubenzieher sich mit einer viel ge ringeren Geschwindigkeit dreht als die Welle.
Daher wird in ,diesem Fall das Kra.ftübertra- gungsgetriebe zweckmässig so ausgebildet, dass es eine Geschwindigkeitsreduktion er zeugt., während bei andern Werkzeugen, wie Bohrer oder Schleifscheiben, die Geschwindig keit des Werkzeuges- viel höher gehalten wer den kann, als bei einem Schraubenzieher, und in diesen Fällen kann es vorkommen, dass verlangt wird, dass das Kraftübertra,gungs- getriebe eine Geschwindigkeitserhöhung er gibt. Beide Arten von Geschwindigkeits änderungen können leicht durch geeignete Ausbildung und Anordnung der Walzen er zielt werden.
Das Kraftübertragungsgetriebe gemäss vorliegender Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, dass die Planetenwalzen in Schlitzen des Gehäuses gelagert sind, deren einander gegenüberliegende und zueinander parallele Begrenzungsflächen eben sind, und wAlche derart und in einem solchen Abstand vonein ander angeordnet sind, dass, ausser der rotie renden Bewegung, seitlich fortschreitende Bewegungen der Planetenwalzen nur auf ra dial zur Achse der Sonnenwalze sich erstrek- kenden Bahnen stattfinden können.
Diese ra diale Anordnung der Schlitze ist von Bedeu tung, um stets einen richtigen Kontakt längs einer Mantellinie zwischen Sonnen- und Pla netenwalzen zu erhalten, auch wenn diese Teile durch Gebrauch abgenutzt sind. Es ist ohne weiteres verständlich, dass, wenn den Planetenwalzen gestattet würde, eine zur Sonnenwalzenachse schräge Stellung einzu nehmen, keine Berührung Kings einer Linie erhalten würde, und sich ein ungenügender Antrieb und an einzelnen Stellen eine rasche Abnützung einstellen würde.
Ferner kann bei einem derartigen Kraft übertragungsgetriebe eine Feder vorgesehen sein, welchederart angeordnet ist, dass sie der Bewegung der Teile in ihre wirksame Stel lung entgegenwirkt, und dieselben ständig aus dieser Stellung zu bringen trachtet. Das Vorsehen dieser Feder bedeutet, dass keine unnötige Abnützung der Teile bei Leerlauf eintritt. Bei dieser Anordnung ist es vorteil haft, wenn der Teil, welcher das Werkzeug, z. B. einen Schraubenzieher, träg, so gela gert ist, dass er durch die Feder gegen ein ruhendes Glied gepresst werden harn, wenn die Getriebeteile unter der Wirkung der Fe der aus ihrer wirksamen Stellung bewegt werden. Das ruhende Glied wirkt hierbei als Bremse und verhindert, dass sich das Werk zeug langsam weiter dreht.
Wenn als Werk zeug ein Schraubenzieher verwendet wird, so ist es von Vorteil, wenn der Schraubenzieher, ausser wenn er gegen das Werkstück gepresst wird, keine Drehung ausführt, da, auch bei einer ganz geringen Drehung es schwierig wäre, den Schraubenzieher in den Schlitz einer Schraube einzuführen.
Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist auf beiliegender Zeichnung dargestellt, in welcher: Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eineu Ausführungsbeispiels zeiht, weben als Werkzeug ein Schraubenzieher an genommen ist und der Antrieb durch eine biegsame Welle stattfinden soll.
Die Teile des Kraftübertragungsgetriebes sind in ihrer wirksamen Stellung bezeigt, das heisst in der Stellung, welche sie einnehmen-, wenn das Werkzeug gegen ein Werkstück gepresst wird; Fig. 2 ist ein Fig. 1 entsprechender senk rechter Schnitt, wobei jedoch die Teile in ihrer unwirksamen Stellung bezeigt sind, welche sie einnehmen, wenn das Werkzeug nicht gegen ein Werkstück gepresst ist; Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie 3-3 in Fig. 1, und Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht des Gehäuses oder Kiifigs für die Planeten walzen.
Die biegsame Welle ist in der Zeicbnung nicht dargestellt, es ist aber angenommen, da ss sie mit dem geschlitzten Teil 10 der Son nenwalzenwelle 100 gekuppelt werden kann. Mit 11 ist ein Schraubenzieher bezeichnet, der in einem Futter 12 gehalten ist, das an seinem obern Ende eine mit Gewinde ver sehene Muffe aufweist, zwecks Befestigung. Oberhalb des Futters 12 befindet sieb ein Gehäuse 13, das aus einem Stück mit einem Handgriff 14 bergestellt ist, mit welch letz terem das Werkzeug gehandhabt wird. Ge- h5use 13 und Handgriff 14 sind zweckmässi gerweise aus Aluminium oder einem sonsti gen leichten Metall hergestellt.
Das obere Ende des Handgriffes 14 ist mit einer min Gewinde versehenen Büchse 15 ausgestattet, durch welche der Schlaucb der biegsamen Welle am Werkzeug befestigt werden kann, und der Handgriff weist eine zentrale Boh rung auf, zur Aufnahme der Welle 100, wel che entweder aus einem Stück mit der koni schen Sonnenwalze IG ist, oder welche letz tere auf ihr befestigt trägt.
In einer Ausneb- mung des Haselgriffes 14 ist ein Druclila;@er 17 vorgesehen. gegen welebes eine Schulter der Welle<B>1.00</B> anliegt.
Innerhalb des Gehäuses 13 isf ein mit einer innern konischen F19ielie versehenes Glied 1-8 vorgesehen, das durch Schrauben 19 und Unterlagscheibe 190 in seiner Stellung gehalten wird und auf einer Kugelreihe 20 aufsitzt, welche ihrerseits auf einem Lauf körper 200, der mit dem Futter 12 rotiert, abgestützt ist. Zwischen der Sonnenwalze 16 und dem Glied 18 befindet sich ein Gehäuse oder Käfig 21 (in Fig. 4 im Detail gezeigt), das zweckmässigerweise aus Aluminium oder einem andern leichten Metall hergestellt ist.
Im Käfig 21 sind drei konische Planeten walzen 22 gelagert, welche, wie die Sonnen walze und das Glied 18, zweckmässigerweise aus gehärtetem Stahl hergestellt sind. Diese Planetenwalzen 22 besitzen Endzapfen 23, welche aus einem Stück mit dem Walzenkör per hergestellt sind; diese Zapfen sind lose in offene Schlitze 24 des Käfigs 21 einge legt. Die Schlitze 24 besitzen ebene, zuein ander parallele Seiten, welche im wesent lichen radial zur Achse des Käfigs angeord net sind und die Weite der Schlitze ist derart, dass jede seitliche Bewegung der Zapfen 23, ausser derjenigen radial zur genannten Achse, ausgeschlossen ist. Der Zweck der Beschrän kung der Bewegung der Planetenwalzen ist bereits vorstehend erwähnt.
Die Form des Käfigs ist aus Fig. 4 ersichtlich und derselbe besitzt Längsrippen 210, zwischen welchen die Planetenwalzen 22 aufgenommen werden und welche gestatten, dass die konischen Ober flächen der Planetenwalzen zwischen den Rippen gegen die Achse des Käfigs hindurch treten, um mit der Oberfläche der Sonnen walze 16 in Berührung zu kommen. Der Kä fig wird zweckmässigerweise aus einem Stück hergestellt.
Das untere Ende 25 des Käfigs ist mit Gewinde versehen, auf welches die Lauf fläche 200 und eine Sicherungsmutter 250 aufgeschraubt sind. Ferner besitzt das untere Ende des Käfigs eine Verlängerung 26, wel che aus einem Stück mit dem Käfig sein kann, oder an dasselbe aufgegossen ist; im gezeichneten Ausführungsbeispiel ist sie je doch mit dem Käfig vermittelst eines Zapfens und Stiftes 27 verbunden. Wenn der Käfig aus Aluminium oder einem andern verhält nismässig weichen Metall hergestellt ist, so wird die Verlängerung 26 zweckmässigerweise aus einem harten Messing hergestellt. Die Verlängerung 26 besitzt ein mit Gewinde versehenes unteres Ende 28, an welchem das Futter 12 befestigt ist, und ferner abgeflachte Stellen 29, welche ein leichteres Anfassen beim Auf- und Abschrauben des Futters er möglichen.
Im obern Ende des Zapfens der Verlän gerung 26 ist eine Aussparung 30 vorgesehen, welche in Wirklichkeit das untere Ende der durch den Käfig 21 hindurchgehenden radia len Bohrung bildet. In der Aussparung 30 liegt eine Feder 31, auf welche eine Kugel 32 aufgesetzt ist, gegen welche Kugel das untere Ende der Sonnenwalzenwelle 100 auf ruht. Die Schrauben 19 und Unterlagscbei- ben 190 befinden sich in Längssehlitzen <B>191</B> des Gehäuses 18, welche eine derartige Aus dehnung besitzen, dass sie eine gewisse Ver schiebung in axialer Richtung zwischen .den Teilen 13 und 18 zulassen.
Diese Bewegung bringt,die Walzen .des Übertragungsgetriebes in und ausser Wirkungsverbindung und es ist ersichtlich, dass. die Feder 31 bestrebt ist, den Käfig 21 und dadurch die Planetenwalzen 22 und das Glied 18 gegenüber,der Sonnenwalze 16 nach abwärts ausser Eingriff zu bewegen. Wenn jedoch der Arbeiter das Werkzeug 1.1. gegen das Werkstück :a.npresst, so wird der Druck der Feder 31 überwunden und die Rollen kommen in Wirkungsverbindung mit einander.
Auf das untere Ende des Gehäuses 13 ist eine Kappe 33 aufgeschraubt, welche auf der untern Fläche .der Mutter 250 aufsitzen kann. Wenn der vom Arbeiter ausgeübte Druck nachlässt, .so bewegt die Feder 31 die Teile ili eine solche Stellung, welche in Fig. 2 dar gestellt ist, :dass die Mutter 250 auf der In nenseite -der Kappe 33 aufliegt. Die Kappe wirkt somit als Bremsschuh und verhindert eine Rotation des Käfigs und der mit .demsel ben verbundenen Teil in diesem Fall.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist bereits teilweise beschrieben. Die Planeten walze 16 wird von der flexiblen Welle stän dig angetrieben und treibt die Planetenwal- zen 22 an, so dass dieselben um ihre Aehsen rotieren, zwischen Sonnen- und Planetenwal zen entsteht Linienkontakt. Da die Planeten walzen die konische Fläche des Gliedes 18 längs einer Linie berühren, so rollen diel Pla netenwalzen auf cler konischen Fläche und verursachen dabei eine Rotation des Käfigs 22 und des Schraubenziehers 11. Das Ge häuse l3 wird vom Arbeiter am Handgriff stationär gehalten.
Der Arbeiter wird einen Druck auf den Handgriff l4 ausüben, um die Schneide des Schraubenziehers in den Schlitz eines Schraubenkopfes einzuführen, und solange dieser Druck andauert, werden Sonnenwalze 16, Planetenwalzen 23 und ko nisches Glied 18 in Wirkungsverbindung mit einander gehalten. Sobald jedoch der Druck des Arbeiters aufhört, hört die Wirkungsver bindung auf, da die Walzen durch die Feder 31 aus ihrer Wirkungsstellung bewegt wer den. In diesem Fall wird eine Drehung des Schraubenzielers 11 infolge der Reibungs wirkung zwischen Mutter 250 und Kappe 33 verhindert, obwohl die biegsame Welle weiter dreht.
Diese Unterbrechung der Wirkungs verbindung wird durch die lose Lagerung der Planetenwalzen 22 erleichtert und diese lose Lagerung ermöglicht auch den Planetenwal zen, in ihre richtige Stellung nach abwärts sich zu bewegen, falls eine Abnutzung statt gefunden hat.
Es ist ersichtlich, dass die Umdrehungs zahl des Schraubenziehers kleiner ist, als die jenige der biegsamen Welle infolge der Pla netengetriebewirkung. Die Spitzenwinkel der konischen Walzen 16 und 22 und des Gliedes 18 werden derart gewählt, dass die Spitzen der Kegelflächen im wesentlichen einen ge meinsamen Punkt bilden, wenn das Getriebe wirksam ist.
Es ist ferner erssichtlich, dass beim vorlie genden Kraftübertragungsgetriebe das Werk zeug von einer flexiblen Welle gedreht wird, wobei das an das Getriebe an geschlossene Ende der flexiblen Welle gleichachsig mit dem Werkzeug angeordnet ist und nicht rechtwinklig zu demselben wie es sonst ge- hräuchlich ist. Es kann auch eine andere Anzahl von Planetenwalzen verwendet werden, von wel chen im aus führtn gsbeispiel 3 gezeigt sind und das Übersetzungsverhältnis zwischen dem treibenden und dem betriebenen Teil kann durch geeignete Dimensionierung der Wal zen nach oben und unten verändert werden.
Ferner lässt sich der Erfindungsgegenstand auch bei Werkzeugmaschinen und andern ischinen an wenden, bei welchen der An- i <B><U>Mi</U></B> trieb niclht von einer flexiblen, sondern von einer festen Wellle aus erfolgt.
Power transmission gears, in particular for tools and machine tools. The present invention relates to a power transmission gear, in particular for tools and machine tools, but which can also be used for other purposes, and which has a conical sun roller, and conical planetary rollers, which are loosely mounted in a housing and rotatable around the sun roller, and the Conical surface including planetary rollers and interacting with the latter. In this type of power transmission, the parts are arranged to one another in such a way that they are in operative connection with one another when the tool is pressed against a workpiece, while at other times (i.e. when that pressure ceases) they can move freely.
A particular embodiment of the subject matter of the invention can advantageously be used with a powered screwdriver or drill. However, the power transmission gear according to the invention can also be used for other machine tools or other machines. When a screwdriver is driven by a flexible shaft, it is desirable that the screwdriver rotate at a much slower speed than the shaft.
Therefore, in this case, the power transmission gear is expediently designed so that it generates a speed reduction, while with other tools, such as drills or grinding wheels, the speed of the tool can be kept much higher than with one Screwdriver, and in these cases it can happen that the power transmission gear is required to increase its speed. Both types of speed changes can easily be achieved through a suitable design and arrangement of the rollers.
The power transmission gear according to the present invention is characterized in that the planetary rollers are mounted in slots of the housing, the opposing and mutually parallel boundary surfaces of which are flat, and are arranged in such a way and at such a distance from one another that, apart from the rotating movement , Laterally advancing movements of the planetary rollers can only take place on radially extending paths to the axis of the sun roller.
This ra Diale arrangement of the slots is important to always get a correct contact along a surface line between sun and Pla designated rollers, even if these parts are worn out through use. It is readily understandable that if the planetary rollers were allowed to assume a position inclined to the sun roller axis, no contact would be made with a line, and an inadequate drive and rapid wear would set in at individual points.
Furthermore, in such a power transmission gear, a spring can be provided which is arranged in such a way that it counteracts the movement of the parts into their effective position and constantly seeks to bring them out of this position. The provision of this spring means that there is no unnecessary wear of the parts when idling. In this arrangement, it is advantageous if the part which the tool, e.g. B. a screwdriver, sluggish, so gela gert that it is pressed by the spring against a resting member urin when the gear parts are moved from their operative position under the action of the Fe. The static link acts as a brake and prevents the tool from slowly turning any further.
If a screwdriver is used as a tool, it is advantageous if the screwdriver does not turn, except when it is pressed against the workpiece, since, even with a very small rotation, it would be difficult to insert the screwdriver into the slot of a Insert screw.
An example embodiment of the subject matter of the invention is shown in the accompanying drawing, in which: Fig. 1 shows a side view, partially in section, shows an embodiment, a screwdriver is used as a tool and the drive is to take place by a flexible shaft.
The parts of the power transmission gear are shown in their operative position, that is to say in the position they occupy when the tool is pressed against a workpiece; Fig. 2 is a vertical section corresponding to Fig. 1, but showing the parts in their inoperative position which they occupy when the tool is not pressed against a workpiece; Figure 3 is a section on line 3-3 of Figure 1 and Figure 4 is a perspective view of the housing or cage for the planetary rollers.
The flexible shaft is not shown in the drawing, but it is assumed that it can be coupled to the slotted part 10 of the sun roller shaft 100. 11 with a screwdriver is referred to, which is held in a chuck 12 which has a threaded sleeve provided ver at its upper end, for the purpose of attachment. Above the chuck 12 is a housing 13 which is made of one piece with a handle 14, with which the tool is handled last terem. Housing 13 and handle 14 are expediently made from aluminum or some other light metal.
The upper end of the handle 14 is provided with a min threaded sleeve 15 through which the hose of the flexible shaft can be attached to the tool, and the handle has a central Boh tion to receive the shaft 100, wel che either from a Piece with the conical sun roller IG, or which the latter carries attached to it.
In a recess of the hazel handle 14, a Druclila; @er 17 is provided. against welebes a shoulder of the shaft <B> 1.00 </B> rests.
Inside the housing 13 is a member 1-8 provided with an inner conical shape, which is held in position by screws 19 and washer 190 and rests on a row of balls 20, which in turn rests on a barrel body 200, which is connected to the chuck 12 rotates, is supported. Between the sun roller 16 and the member 18 there is a housing or cage 21 (shown in detail in FIG. 4) which is expediently made of aluminum or some other light metal.
In the cage 21 three conical planetary rollers 22 are mounted, which, like the sun roller and the member 18, are advantageously made of hardened steel. These planetary rollers 22 have end pins 23 which are made in one piece with the Walzenkör by; these pins are loosely inserted into open slots 24 of the cage 21. The slots 24 have flat, mutually parallel sides which are angeord net essentially radially to the axis of the cage and the width of the slots is such that any lateral movement of the pin 23, except that radial to the axis mentioned, is excluded. The purpose of limiting the movement of the planetary rollers is already mentioned above.
The shape of the cage can be seen from Fig. 4 and the same has longitudinal ribs 210, between which the planetary rollers 22 are received and which allow the conical upper surfaces of the planetary rollers to pass between the ribs against the axis of the cage in order to connect with the surface of the Sun roller 16 to come into contact. The cage is expediently made from one piece.
The lower end 25 of the cage is threaded onto which the running surface 200 and a lock nut 250 are screwed. Furthermore, the lower end of the cage has an extension 26, wel che can be in one piece with the cage, or is poured onto the same; in the illustrated embodiment, it is connected to the cage by means of a pin and pin 27. If the cage is made of aluminum or another behaving soft metal, the extension 26 is expediently made of a hard brass. The extension 26 has a threaded lower end 28 to which the chuck 12 is attached, and also flattened points 29 which allow easier gripping when screwing the chuck on and off.
In the upper end of the pin of the extension 26 a recess 30 is provided which in reality forms the lower end of the through the cage 21 radia len bore. In the recess 30 is a spring 31, on which a ball 32 is placed, against which ball the lower end of the sun roller shaft 100 rests. The screws 19 and washers 190 are located in longitudinal grooves 191 of the housing 18, which have such an expansion that they allow a certain displacement in the axial direction between the parts 13 and 18.
This movement brings the rollers of the transmission gear into and out of operative connection and it can be seen that the spring 31 tends to move the cage 21 and thereby the planetary rollers 22 and the member 18 opposite the sun roller 16 downwards out of engagement. However, if the worker 1.1. against the workpiece: a.npresst, the pressure of the spring 31 is overcome and the rollers come into operative connection with each other.
A cap 33, which can sit on the lower surface of the nut 250, is screwed onto the lower end of the housing 13. When the pressure exerted by the worker subsides, the spring 31 moves the parts in such a position, which is shown in FIG. 2, that the nut 250 rests on the inside of the cap 33. The cap thus acts as a brake shoe and prevents rotation of the cage and the part connected to it .demsel ben in this case.
The mode of operation of the device has already been partially described. The planetary roller 16 is constantly driven by the flexible shaft and drives the planetary rollers 22 so that they rotate about their axes, and line contact is created between the sun and planetary rollers. Since the planetary rollers touch the conical surface of the member 18 along a line, the planet rollers roll on the conical surface and cause a rotation of the cage 22 and the screwdriver 11. The housing 13 is held stationary by the worker on the handle.
The worker will exert a pressure on the handle 14 to insert the blade of the screwdriver into the slot of a screw head, and as long as this pressure continues, the sun roller 16, planetary rollers 23 and conical member 18 are kept in operative connection with each other. However, as soon as the pressure of the worker ceases, the connection will stop because the rollers are moved by the spring 31 out of their active position who the. In this case, rotation of the screw target 11 due to the frictional effect between nut 250 and cap 33 is prevented, although the flexible shaft continues to rotate.
This interruption of the active connection is facilitated by the loose mounting of the planetary rollers 22 and this loose mounting also enables the planetary rollers to move downwards into their correct position if wear has taken place.
It can be seen that the number of revolutions of the screwdriver is smaller than that of the flexible shaft as a result of the planetary gear effect. The apex angles of the conical rollers 16 and 22 and of the member 18 are chosen so that the tips of the conical surfaces essentially form a common point when the transmission is operative.
It can also be seen that in the present power transmission gear, the tool is rotated by a flexible shaft, the end of the flexible shaft attached to the gear being arranged coaxially with the tool and not at right angles to the same as it is otherwise customary. A different number of planetary rollers can also be used, of which are shown in the example 3 and the transmission ratio between the driving and the driven part can be changed up and down by suitable dimensioning of the rollers.
Furthermore, the subject matter of the invention can also be used in machine tools and other machines in which the drive is not made from a flexible shaft, but from a fixed shaft.