Werkzeuggerät mit Kraftantrieb. Bei Werkzeuggeräten mit Kraftantrieb, deren Werkzeug beim Überschreiten eines bestimmten Drehmomentes selbsttätig von der Antriebseinrichtung abgekuppelt wird, verwendet man häufig sogenannte Rauch kupplungen. Das sind Kupplungen, deren Kupplungshälften zahnförmige Kupplungs teile aufweisen, die unter Federbelastung so ineinandergreifen, dass die Kupplung unter normalen Verhältnissen in Eingriff bleibt.
Beim Überschreiten eines vorbestimmten CTegendrelimomentes (zum Beispiel bei Sehraubern beim Aufsitzen des Kopfes einer einzudrehenden Schraube auf dem -Werk- stüclL) gleiten die Zähne entgegen der Wir kung der Federkraft und der gegenseitigen Reibung entlang der geneigten Zahnflanken aneinander vorbei, weichen einander aus und kommen so ausser Eingriff. Das Werkzeug ist; dadurch von der Antriebseinrichtung ab gekuppelt bis zum Wiederabsinken des Ge gendrehmomentes.
Dieser Zeitraum vom Entkuppeln der Ratschkupplung bis zum Wiedereinkuppeln, der bei Schraubenziehern vom Aufsitzen des Schraubenkopfes bis zum Abziehen des Gerätes von der Schraube dauert, ist oft recht lang. Während dieser ganzen Zeit "ratschen" die Kupplungszähne übereinan der, das heisst sie schlagen. aufeinander, glei ten übereinander und schlagen wieder auf einander und so fort. Diesen erheblichen Beanspruchungen ist bei Schraubern grösse rer Abmessung auch der beste im Handel erhältliche Werkstoff, dessen Verwendung sich wirtschaftlich noch vertreten liesse, kaum gewachsen.
Man hat daher schon ver sucht, durch besondere Vorkehrungen die Zahl der Ratschbewegungen je Umlauf zu vermindern. Diese Massnahmen sind jedoch umständlich und kostspielig.
Die Erfindung geht aus von der Auf gabe, bei einem Werkzeuggerät mit Kraft antrieb und mit zwischen Antriebseinrich tung und Werkzeug vorgesehener Ratsch- kupplung, deren ineinandergreifende Teile beim Überschreiten eines bestimmten Dreh momentes entgegen der Wirkung einer Speicherkraft aneinander entlanggleiten und einander in Richtung der Kupplungsdreh achse ausweichend ausser Eingriff gelangen, nicht die Zahl, sondern die Grösse und Art der Beanspruchungen der Kupplungsteile zu vermindern.
Deshalb ist beim Gegen stand der Erfindung vorgesehen, dass minde stens einzelne der den kuppelnden Eingriff vermittelnden Kupplungsteile in Form von vollen Rollen ausgebildet sind, welche an ihren Enden so in der Kupplung drehbar gelagert sind, dass ihre Drehachsen minde stens annähernd auf die Kupplungsdreh achse gerichtet sind und auf ihr senkrecht stehen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel des Erfindungsgegenstandes in Form eines Schraubers schematisch dargestellt.
Fig. 1 stellt einen Schrauber mit Pisto lengriff dar, dessen vorderer Teil, in dem die Kupplung eingebaut ist, geschnitten ist; die Fig. 2 bis 8 stellen Einzelteile der Kupp lungseinrichtung dar, während , Fig. 9 schaubildlich die wesentlichen Teile der Kupplung in zusammengebautem Zustand wiedergibt.
Das Motorengehäuse 1 besitzt einen Pi stolengriff ja, durch den das Kabel 1b in das Gerät eingeführt ist. Der Schalter ist ist mit 1c bezeichnet. An das Motorengehäuse 1. ist ein Gehäusestutzen 2 mittelst Schrau ben 3 angeschraubt, der das Übersetzungs getriebe umschliesst. An dem vordern Ende dieses Stutzens 2 ist ein Verlängerungs stutzen 4 angesetzt, und zwar in der Weise, dass er auf eine Büchse 5 aufgeschraubt ist, die ihrerseits in dem Gehäusestutzen 2 ein geschoben und dort durch den Stift 6 gehal ten ist.
In der Büchse 5 ist eine zweite Büchse 7 drehbar gelagert und gegen Axialverschie- bung einerseits durch den Sprengring 8 und anderseits durch das Spurkugellager 9 ge sichert. Das Zahnrad 10 des Getriebes ist mit der Spindel 11 fest verbunden. Diese Spindel ist in der Büchse 7 dreh- und längs verschiebbar. In die Ausnehmung 10a des Zahnrades 10 ist. eine im wesentlichen zylin drische Lagerplatte 12 eingelassen und am Zahnrad 10 mittelst Nieten 13 befestigt.
Diese Platte besitzt einen innern und einen äussern kragenförmigen Bund 12a und 12b (siehe Fig. 9), so dass zwischen diesen Bün den eine Ringnut entsteht. Ausserdem sind drei radial verlaufende kreisförmige Aus- nehmungen vorgesehen, die im äussern Kra gen 12u als Bohrungen 19d, mit kreisförmi gem Querschnitt, in der Platte selbst als Nuten 12e mit etwa halbkreisförmigem Querschnitt und im innern Kragen 12a als Bohrungen 12c mit kreisförmigem Quer schnitt erscheinen.
In diese Ausnehmungen sind die Rollen 14 eingeschoben und durch die übergeschobene Hülse 14a gegen radiales Austreten gesichert. Mit andern Worten: Es sind die Rollen 14 in Radialbohrungen des Zylinders 12 eingesteckt, der eine Ring nut solcher Abmessung aufweist, dass die eingesteckten Rollen durch die Nute ausser an ihren Enden mindestens zur Hälfte frei gelegt sind.
Durch eine Axialbohrung 111) in der Spindel 11 tritt Getriebefett ein und wird durch von dieser Axialbohrung 11>> ausgehende Radialbohrungen 11c unter dein Einfluss der Fliehkraft in schraubenlinien- förinig am Spindelumfang verlaufende Schmiernuten 11c1 ausgedrückt. Die getriebe- seitige Stirnfläche der Büchse 7 weist sek torähnliche Vertiefungen 7a auf.
In diese Vertiefungen treten die Rollen 14 im einge kuppelten Zustand ein, wobei der Kragen 12:b das Ende der Büchse 7 überfängt. Die Abmessung der Vertiefung 7a in Umfangs richtung ist so gross gewählt, dass die in sie eingetretene Rolle 14 noch eine Anlauf strecke gegen die Flanke 7c zur Verfügung hat. Im Innern der Büchse 7 sind zwei Schraubenfedern 15a und 15b untergebracht. die einerseits am Boden der Büchse 7 anlie gen und anderseits gegen das in der Büchse 7 und auf der Spindel 11 verschiebbare Ku gellager 16 drücken. Das Kugellager stützt sich seinerseits über die Büchse 19 gegen die Mutter 20 ab.
Die Büchse 19 ist auf der Spindel 11 axial verschiebbar und durch den in dif- Län-@snuten 18 der Spindel 11 und der Büchse 19 eingeschobenen Stift 17 un- drehbar gehalten. Die Mutter 20 ist auf das mit Gewinde versehene Ende 11a der Spin del 11 aufgeschraubt.
Die dem Werkzeug zugekehrte Stirnseite der Büchse 7 weist Klauen 7b auf. die in die Klauen ?1a in der Stirnseite einer im An satzstutzen 4 drehbar gelagerten Büchse 21 eingreifen können. Im Hohlraum 21b dieser Büchse 21 ist eine Druckfeder 22 unterge bracht, die einen Bolzen 23 gegen das Ende 11n der Spindel 11 drückt. Dadurch wird die Klauenkupplung 7b, ?1a bei unbelaste tem Werkzeug ausser Eingriff gehalten.
Das vordere Ende der Büchse 21 weist eine sechskantige,Öffnung 21c auf, die zum Einstecken eines sechskantigen Einsteck endes des Schraubenziehers dient. Durch eine Radialbohrung 21c in der Biichse 21 tritt eine Kugel 24 in diese sechskantige Öffnung 21 c ein, um in eine Rundnute im Einsteck ende des nicht gezeichneten Schraubenzie hers einzugreifen. Die Kugel wird in der gezeichneten Lage durch den Innenbund 25a der um das Vorderende der Büchse 21 geleg- len Büchse 25 gehalten.
Die Büchse 25 ist auf der Büchse 21. gegen den Druck einer Feder 26 längsverschiebbar. Um den Schrau benzieher aus der Einstecköffnung heraus ziehen zu können, muss der Kugel 24 Gele genheit gegeben werden. in die Öffnung 21d zurückzutreten. Dies erfolgt dadurch, dass die Büchse 25 gegen den Druck der Feder 26 in Richtung auf den Antrieb zu auf der Büchse 21 verschoben wird.
Die Wirkungsweise der Kupplung ist fol gende: Bei unbelastetem. das heisst frei lau fendem Werkzeug laufen die folgenden Teile mit dem Zahnrad 10 um: Die Spindel 11, die Platte 12, die Rollen 14, die Büchse 7 mit ihren Aussparungen 7a, die Federn 15a. 1:>t). das Lager 16, die Büchse 19 und die Mutter 20.
Wird der Schraubenzieher zum Anziehen einer Schraube auf deren Kopf aufgesetzt, so kuppelt sich unter dem Gewicht des Ge r ätes oder dem vom Arbeiter ausgeübten Anpressungsdruck die Kupplung 7b, 21z ein. Es nehmen dann bis zum Aufsitzen des Kopfes auf dem Werkstück noch die folgen den Teile an der Drehung teil: Die durch die Klauen 7b, 21a mitgenommene Büchse 21, die Büchse 25 mit den ihr zugeordneten Halteteilen 2.1 und 2.6 und schliesslich das nichtgezeichnete Werkzeug, nämlich die Schraubenzieherklinge.
Wenn im Augenblick des Aufsitzens des Schraubenkopfes auf dem Werkstück das Gegendrehmoment über den vorbestimmten Höchstbetrag ansteigt, wird die Kupplung 12, 14, 7a und 7 wirksam. Unter Überwin- dung der Kraft der Federn 15a und 15b tre ten die Rollen 14 aus den ihnen zugeordne ten Vertiefungen 7a der Gegenkupplungs- hälfte aus, indem sie sich über die Flanken 7c der Ausnehmungen 7a abwälzen. Wäh rend des Abwälzens drehen sich die Rollen in den Ausnehmungen 12e, 12d und 12e.
Die Flanken 7c haben zur Erleichterung der Ab wälzbewegung eine in Fig. 8 dargestellte Form. Derjenige Flankenteil,, an den die Rolle zuerst anzuliegen kommt, ist nach einem Kreisbogen vom Rollenhalbmesser (IR) gekrümmt. An diesen Teil schliesst sich eine ebene Fläche an, die um den Winkel (a) ge neigt ist gegen die parallel zur Werkzeug drehachse durch ihre Schnittlinie mit der Fläche 7a gelegt gedachte Ebene. a soll min destens 3 betragen. Die Übergangskante dieser geneigten Fläche zur Stirnfläche der Kupplungshälfte 7 ist durch einen kleinen Radius (r) gebrochen.
Beim Austreten aus den Ausnehmungen 7a heben die Rollen 14 das Zahnrad 10, die Spindel 11, die Mutter 20, die Büchse 19 und das Lager 16 an und drücken die Federn 15a und 15b zusammen. Während der nun folgenden. Ratschbewegun- gen (die Rollen treten in die nächste Ver tiefung 7a ein. aus ihr wieder aus und in die nächste wieder ein usf.), machen die Spin del 11 und die mit ihr verbundenen, eben aufgezählten Teile eine ständige Auf- und Abbewegung und mit Ausnahme des an den Federn 15a und b anliegenden Teils des La gers 16 auch eine Drehbewegung.
Alle übri- gen, oben als drehbar beschriebenen Teile bleiben während der Ratschbe-#vegung ste hen, bis das Werkzeug von der Schraube ab gezogen wird.
Die Mutter 20 rastet mit nicht gezeich neten Vorsprüngen in entsprechende Vertie fungen der Büchse 19 ein. Dies dient zur Sicherung der Mutter 20 gegen Lösung. Durch Anziehen der Mutter 20 kann die Büchse 19 in Achsrichtung verschoben und damit die Vorspannung der Federn 15 geän dert werden. Von der Einstellung dieser Vorspannung hängt dann die Grösse des Drehmomentes ab, das von der Kupplung 12, 14, 7a noch übertragen werden kann.
Die Rollenachsen können auch parallel zur Werkzeugdrehachse angeordnet werden, wobei dann die Ausweichbewegung der Rol len in radialer Richtung erfolgen muss. Bei dieser Ausweichbewegung ist es natürlich erforderlich, dass die Rollen einzeln federnd ausweichen und nicht der ganze, alle Rollen tragende Kupplungsteil. Auch jede andere zwischen diesen Grenzfällen liegende Rol lenanordnung ist denkbar.
Die im beschriebenen Ausführungsbei spiel vorhandenen zylindrischen Rollen lie gen nur während eines einzigen Augen- blich:es der Abwälzbewegung mit ihrer gan zen Länge an den Flanken 7c der Ausspa rungen 7a, und zwar aus folgendem Grunde:
Sind die. Oberkanten. der Anlageflanken 7c und die Rollenmittelachse beide radial ge richtet, so kann eine Berührung zwischen Rolle und Flanke längs einer Linie nur in dem Augenblick stattfinden, wenn die Rol lenachse parallel zur Flankenoberkante liegt bezw. die unterste Rollenmantellinie mit die ser zusammenfällt.
Das findet jeweils nur in dem Augenblick statt, in dem die Rolle beim Ausweichen ihren höchsten Punkt er reicht hat, also am Ende der Ausweichebe- wegung. Ordnet man die Rolle radial und die Flanke 7e so an, dass die gedachte Ver längerung ihrer Oberkante um einen Betrag an der Werkzeugdrehachse vorbeigeht, der dem Rollenhalbmesser entspricht, so kommt die Rolle jeweils nur zu Beginn der Aus- weichbewegung mit ihrer vollen Länge und infolge der gewählten Flankenausbildung mit fast einem Viertel ihrer Mantelfläche an diese Flanke 7e. anzuliegen. Bei Beendigung der Ausweichbewegung trifft dies infolge der eingetretenen Winkeländerung zwischen Rolle und Flanke nicht mehr zu.
Es hat sich nun gezeigt, dass der für die Schlag wirkung der Kupplung günstigste Augen blick für das Anliegen der Rolle mit ihrer ganzen Länge an der Flanke 7c der Beginn der Ausweichbewegung ist.
Der besondere Vorteil der im beschriebe nen Ausführungsbeispiel vorgesehenen An ordnung der Lagerplatte 12 in der Seiten fläche eines Getrieberades liegt darin, dass dabei nicht nur eine besondere Kupplungs hälfte erspart, sondern auch erreicht wird dass die Kupplung dem Getriebefett leicht zugänglich ist und damit die Wartung der Kupplung mit der des Getriebes zusammen erfolgen kann.
Da zwischen der Abwälzgeschwindigkeit am innern und am äussern Ende der radial angeordneten Rollen 14 Unterschiede beste hen, die bei grösserer Rollenlänge erheblich anwachsen, ist zweckmässigerweise bei gro ssen erforderlichen Auflageflächen, das heisst bei grosser Rollenlänge, eine Unterteilung der Rolle in mehrere, dann mit verschiede ner Geschwindigkeit sich abwälzende Ein zelrollen, die in radialer Richtung hinterein ander liegen, vorgesehen.