DE10358570A1

DE10358570A1 - Handbohrschrauber mit geräuscharmer Drehmomentkupplung

Info

Publication number: DE10358570A1
Application number: DE10358570A
Authority: DE
Inventors: Manfred Ludwig; Reinhard Riedl
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2005-07-07
Also published as: US20050126802A1; US7137324B2

Abstract

Ein Handbohrschrauber (1) mit einer drehend angetriebenen, über eine Spindelfeder (2) axial federnd vorgespannten, in einer Lagerhülse (3) axial versetzbaren Werkzeugspindel (4) mit einer geräuscharmen Drehmomentkupplung (5), die aus einer, mit einer Ratschenkupplung (7) kombinierten, Klauenkupplung (6) besteht, wobei die mit einer Ratschenfeder (8) axial federnd vorgespannte Ratschenkupplung (7) einen drehend angetriebenen ersten Ratschenteil (7a) und einen zweiten Ratschenteil (7b) mit jeweils entgegengesetzt orientierten, umlaufend schräg angefasten Nocken (9) ausgebildet und die mit einer Kupplungsfeder (10) axial federnd vorgespannte Klauenkupplung (6) einen ersten Kupplungsteil (6a) und einen zweiten Kupplungsteil (6b) mit jeweils entgegengesetzt orientierten Klauen (11) ausbildet, wobei der erste Kupplungsteil (6a) mit dem zweiten Ratschenteil (7b) drehfest verbunden ist und dass der zweite Kupplungsteil (6b) über zumindest einen versetzbaren Eingriffskörper (12) mit der Werkzeugspindel (4) drehfest koppelbar bzw. entkoppelbar und in der Freilaufposition über Haltemittel fixierbar ist.

Description

Die Erfindung bezeichnet einen Handbohrschrauber mit einer geräuscharmen Drehmomentkupplung.
Bei Handbohrschraubern zum Eindrehen von Schrauben wird beim Erreichen eines vorgegebenen Drehmoments der Kraftfluss vom Antriebsmotor zum Schraubwerkzeug unterbrochen, um ein Überdrehen der Schraube zu vermeiden. Als Drehmomentkupplungen werden üblicherweise Ratschenkupplungen mit zwei federnd zueinander vorgespannten Ratschenteilen verwendet, die jeweils umlaufend schräg angefaste Nocken aufweisen. Nachteilig ist bei derartig einfachen Ratschenkupplungen das störende, laute Ratschen dieser, welches zudem zu einem hohen Verschleiss der Ratschenkupplungen führt.

Nach der EP 990488 B1 ist ein Handbohrschrauber mit einer geräuscharmen Drehmomentkupplung bekannt, bei welcher die Ratschenkupplung mit einer Klauenkupplung kombiniert ist. Dazu sind an einem axial versetzbaren Ratschenteil beidseitig schräg angefaste Nocken ausgebildet, die zwei axial beabstandeten Ratschenkupplungen zugeordnet sind, wodurch die Drehmomentkupplung unnötig komplex realisiert ist und durch die zwei Ratschenkupplungen der Verschleiss des Handbohrschraubers unnötig steigt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Realisierung einer weiteren geräuscharmen, insbesondere verschleissarmen Drehmomentkupplung.

Die Aufgabe wird im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

So weist ein Handbohrschrauber mit einer drehend angetriebenen, über eine Spindelfeder axial federnd vorgespannten, in einer Lagerhülse axial versetzbaren Werkzeugspindel eine geräuscharme Drehmomentkupplung auf. Diese Drehmomentkupplung besteht aus einer mit einer Ratschenkupplung kombinierten Klauenkupplung. Die mit einer Ratschenfeder axial federnd vorgespannte Ratschenkupplung bildet einen, von einem Elektromotor angetriebenen, ersten Ratschenteil und einen zweiten Ratschenteil mit jeweils entgegengesetzt orientierten, umlaufend schräg angefaste Nocken aus. Die mit einer Kupplungsfeder axial federnd vorgespannte Klauenkupplung bildet einen ersten, mit dem zweiten Ratschenteil drehfest verbundenen, Kupplungsteil und einen zweiten Kupplungsteil mit jeweils entgegengesetzt orientierten, umlaufend geraden Klauen aus. Der zweite Kupplungsteil ist über zumindest einen versetzbaren Eingriffskörper mit der Werkzeugspindel drehfest koppelbar bzw. entkoppelbar und in der Freilaufposition über Haltemittel fixierbar.

Durch den zweiten Kupplungsteil, der über versetzbare Eingriffskörper mit der Werkzeugspindel drehfest koppelbar und in der Freilaufposition über Haltemittel fixierbar ist, wird eine technologisch einfache, geräuscharme Drehmomentkupplung realisiert. Da nur eine Ratschenkupplung vorhanden ist, ist diese zudem verschleissärmer.

Vorteilhaft ist die Federsteifigkeit der Ratschenfeder grösser als die der Spindelfeder, deren Federsteifigkeit grösser als die der Kupplungsfeder ist, wodurch sich bezüglich eines durch axiales antriebsseitiges Versetzen der Werkzeugspindel innerhalb des Bohrschraubers einstellenden Schaltweges zuerst die Kupplungsfeder, nachfolgend die Spindelfeder und schliesslich die Ratschenfeder druckvorgespannt deformiert wird und umgekehrt.

Vorteilhaft ist der zweite Ratschenteil gemeinsam mit dem ersten Kupplungsteil als drehfrei auf der Werkzeugspindel axial versetzbare Ratschenhülse ausgebildet, deren antriebsseitige Stirnfläche umlaufend schräg angefaste Nocken und deren abtriebsseitige Stirnfläche gerade Klauen ausbildet, wodurch eine technologisch einfache Kombination der Ratschenkupplung mit der Klauenkupplung erzielt wird.

Vorteilhaft ist der zweite Kupplungsteil antriebsseitig an einer auf der Werkzeugspindel axial versetzbaren Kupplungshülse ausgebildet, die über die versetzbaren Eingriffskörper mit der Werkzeugspindel drehfest verbindbar ist, wodurch eine technologisch einfache Schaltmöglichkeit der Klauenkupplung durch axiales Versetzen der Kupplungshülse erzielt ist.

Vorteilhaft weist die Kupplungshülse für die Eingriffskörper passend zugeordnet antriebsseitig zumindest einen nach radial innen einkragenden Drehmitnahmesteg und abtriebsseitig einen innenringnutförmigen, umlaufend freien Freilaufbereich auf, wodurch bei axialer Versetzung der Kupplungshülse eine formschlüssige Verbindung dieser zu den Eingriffskörpern erzielt wird.

Vorteilhaft ist das Haltemittel als ein auf der Werkzeugspindel fixierter, umlaufender O-Ring ausgebildet, der ausschliesslich in der Freilaufposition zwischen der Werkzeugspindel und der Kupplungshülse eingeklemmt deformierber ist und diese haftreibschlüssig gegen die federnd vorgespannte Kupplungsfeder fixiert, wodurch bezüglich der Kupplungsfeder ein technologisch einfaches Haltemittel erzielt ist.

Vorteilhaft ist der Eingriffskörper an der Werkzeugspindel fixiert und weiter vorteilhaft als parallel zur Werkzeugspindel orientierer Zylinder ausgebildet, der sich hälftig radial innerhalb und ausserhalb der Werkzeugspindel erstreckt, wodurch über den Eingriffskörper hohe Drehmomente übertragbar sind.

Vorteilhaft sind mehrere, weiter vorteilhaft genau drei, umlaufend verteilte Eingriffskörper vorhanden, wodurch die Werkzeugspindel biegemomentfrei beansprucht wird und höhere Drehmomente übertragbar sind.
Die Erfindung wird bezüglich eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert mit:
1 als Handbohrschrauber im Längsschnitt
2 als Einzelheit aus 1 in Schraubposition
3 als Einzelheit aus 1 in Freilaufposition
4 als Querschnitt der Einzelheit aus 3
Nach 1 weist ein nur teilweise dargestellter Handbohrschrauber 1 mit einer drehend angetriebenen, über eine mittelsteife Spindelfeder 2 axial federnd vorgespannten, in einer Lagerhülse 3 axial versetzbar gelagerten Werkzeugspindel 4 eine geräuscharme Drehmomentkupplung 5 auf. Diese besteht aus einer Klauenkupplung 6, die mit einer Ratschenkupplung 7 kombiniert ist. Die mit einer steifen Ratschenfeder 8 axial federnd vorgespannte Ratschenkupplung 7 weist einen, von einem nicht dargestellten Elektromotor drehend angetriebenen, ersten Ratschenteil 7a und einen zweiten Ratschenteil 7b auf mit jeweils entgegengesetzt orientierten, umlaufend schräg angefasten Nocken 9. Die mit einer schwachen Kupplungsfeder 10 axial federnd vorgespannte Klauenkupplung 6 weist einen, mit dem zweiten Ratschenteil 7b drehfest verbundenen, ersten Kupplungsteil 6a und einen zweiten Kupplungsteil 6b mit jeweils entgegengesetzt orientierten, umlaufend geraden Klauen 11 auf. Wie graphisch durch die Dicke des Federdrahtes veranschaulicht, ist die Federsteifigkeit der jeweils als Spiraldruckfedern ausgebildeten Ratschenfeder 8 grösser als die der Spindelfeder 2, deren Federsteifigkeit jedoch grösser als die der Kupplungsfeder 10 ist. In der dargestellten, völlig unbelasteten Leerlaufposition ist die Ratschenkupplung 7 durch die Kraft der Ratschenfeder 8 eingekuppelt, die Werkzeugspindel 4 durch die Kraft der Spindelfeder 2 vollständig abtriebsseitig versetzt und die Klauenkupplung 6 durch die Kraft der Kupplungsfeder 10 eingekuppelt. Ein auf der Werkzeugspindel 4 fixierter Eingriffskörper 12 ist innerhalb eines innenringnutförmigen, umlaufend freien Freilaufbereiches 16 des zweiten Kupplungsteils 6b positioniert und die Werkzeugspindel 4 somit kraftfrei drehbar.
Nach 2 ist in der dargestellten Schraubposition bei einer gegen die Steifigkeit der mittelsteifen Spindelfeder 2 axial antriebsseitig versetzten Werkzeugspindel 4 der zweite Kupplungsteil 6b über den, mit der Werkzeugspindel 4 axial versetzbaren, Eingriffskörper 12 drehfest mit der Werkzeugspindel 4 gekoppelt. Der zweite Ratschenteil 7b ist gemeinsam mit dem ersten Kupplungsteil 6a an einer drehfrei auf der Werkzeugspindel 4 axial versetzbaren Ratschenhülse 13 ausgebildet, deren antriebsseitige Stirnfläche umlaufend schräg angefaste Nocken 9 und deren abtriebsseitige Stirnfläche gerade Klauen 11 ausbildet. Der zweite Kupplungsteil 6b ist antriebsseitig an einer auf der Werkzeugspindel 4 axial versetzbaren Kupplungshülse 14 ausgebildet, die in der dargestellten Schraubposition über den versetzbaren Eingriffskörper 12 drehfest mit der Werkzeugspindel 4 verbunden ist. Dazu weist die Kupplungshülse 14 einen für den Eingriffskörper 12 passend zugeordneten, antriebsseitig nach radial innen einkragenden Drehmitnahmesteg 15 und abtriebsseitig den Freilaufbereich 16 auf.
Nach 3 sind in der dargestellten Freilaufposition das erste Kupplungsteil 6a und das zweite Kupplungsteil 6b axial beabstandet und somit gegenseitig entkuppelt. Ein Haltemittel ist als ein auf der Werkzeugspindel 4 fixierter, umlaufender O-Ring 17 ausgebildet, der ausschliesslich in dieser Freilaufposition, welche aus der Schraubposition nach 2 heraus nach dem erstmaligen Überschreiten eines vorbestimmten Drehmoments durch kurzeitiges, abtriebsseitiges Ausrücken der Ratschenhülse 13 durch gegenseitiges Verdrehen der schrägen Nocken 9 und somit der Kupplungshülse 14 eingenommen wird, koaxial zwischen der Werkzeugspindel 4 und der Kupplungshülse 14 deformiert ist und diese haftreibschlüssig solange gegen die schwach federnd vorgespannte Kupplungsfeder 10 in der Freilaufposition fixiert, bis die Werkzeugspindel 4 axial entlastet wird. Dann versetzt die mittelsteifen Spindelfeder 2 die Werkzeugspindel 4 antriebsseitig, wobei sich die Kupplungshülse 14 vom O-Ring 17 befreit und die Leerlaufposition nach 1 wieder eingenommen wird.
Nach 3 sind genau drei Eingriffskörper 12 in Form von parallel zur Werkzeugspindel 4 orientieren Zylindern, die sich je hälftig radial innerhalb und ausserhalb der Werkzeugspindel 4 erstrecken, umlaufend verteilt an der Werkzeugspindel 4 fixiert. Jedem Eingriffskörper 12 ist in der Kupplungshülse 14 ein nach radial innen einkragender Drehmitnahmesteg 15 zugeordnet. Zudem ist die schwache Kupplungsfeder 10 koaxial innerhalb der Starken Ratschenfeder 8 angeordnet und beide innerhalb der Lagerhülse 3.

Claims

Handbohrschrauber mit einer drehend angetriebenen, über eine Spindelfeder (2) axial federnd vorgespannten, in einer Lagerhülse (3) axial versetzbaren Werkzeugspindel (4) mit einer geräuscharmen Drehmomentkupplung (5), die aus einer, mit einer Ratschenkupplung (7) kombinierten, Klauenkupplung (6) besteht, wobei die mit einer Ratschenfeder (8) axial federnd vorgespannte Ratschenkupplung (7) einen drehend angetriebenen ersten Ratschenteil (7a) und einen zweiten Ratschenteil (7b) mit jeweils entgegengesetzt orientierten, umlaufend schräg angefasten Nocken (9) ausbildet, und die mit einer Kupplungsfeder (10) axial federnd vorgespannte Klauenkupplung (6) einen ersten Kupplungsteil (6a) und einen zweiten Kupplungsteil (6b) mit jeweils entgegengesetzt orientierten Klauen (11) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kupplungsteil (6a) mit dem zweiten Ratschenteil (7b) drehfest verbunden ist und dass der zweite Kupplungsteil (6b) über zumindest einen versetzbaren Eingriffskörper (12) mit der Werkzeugspindel (4) drehfest koppelbar bzw. entkoppelbar und in der Freilaufposition über Haltemittel fixierbar ist.
Handbohrschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federsteifigkeit der Ratschenfeder (8) grösser als die der Spindelfeder (2) ist, deren Federsteifigkeit grösser als die der Kupplungsfeder (10) ist.
Handbohrschrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ratschenteil (7b) gemeinsam mit dem ersten Kupplungsteil (6a) als drehfrei auf der Werkzeugspindel (4) axial versetzbare Ratschenhülse (13) ausgebildet ist, deren antriebsseitige Stirnfläche umlaufend schräg angefaste Nocken (9) und deren abtriebsseitige Stirnfläche gerade Klauen (11) ausbildet.
Handbohrschrauber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kupplungsteil (6b) antriebsseitig an einer auf der Werkzeugspindel (4) axial versetzbaren Kupplungshülse (14) ausgebildet ist, die über den versetzbaren Eingriffskörper (12) mit der Werkzeugspindel (4) drehfest verbindbar ist.
Handbohrschrauber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungshülse (14) für den Eingriffskörper (12) passend zugeordnet antriebsseitig zumindest einen nach radial innen einkragenden Drehmitnahmesteg (15) und abtriebsseitig einen innenringnutförmigen, umlaufend freien Freilaufbereich (16) aufweist.
Handbohrschrauber nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel als ein auf der Werkzeugspindel (4) fixierter, umlaufender O-Ring (17) ausgebildet ist, der ausschliesslich in der Freilaufposition zwischen der Werkzeugspindel (4) und der Kupplungshülse (14) eingeklemmt ist und diese haftreibschlüssig gegen die federnd vorgespannte Kupplungsfeder (10) fixiert.
Handbohrschrauber nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriffskörper (12) an der Werkzeugspindel (4) fixiert und weiter vorteilhaft als parallel zur Werkzeugspindel (4) orientierter Zylinder ausgebildet ist, der sich hälftig radial innerhalb und ausserhalb der Werkzeugspindel (4) erstreckt.
Handbohrschrauber nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere umlaufend verteilte Eingriffskörper (12) vorhanden sind, optional genau drei umlaufend verteilte Eingriffskörper (12).