DE19501084A1 - Kupplungsmomentsteuerung für ein kraftgetriebenes Werkzeug - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein kraft- oder motorgetriebene Drehwerkzeuge und insbesondere eine Kupplungsdrehmomentsteuerung, mit der man das z. B. auf ein Befestigungselement ausgeübte Drehmoment steuern und den auf den Bediener des Werkzeuges wir­ kenden resultierenden Kraftimpuls begrenzen kann.

Bekannte Kupplungsmomentsteuerungen zeigen gewisse Nachteile, und zu diesen Nachteilen zählt, daß auf ein Befestigungselement ein unerwünschtes dynamisches Drehmoment ausgeübt wird, welches sich von dem für eine bestimmte Tätigkeit vorgegebenen unterscheidet. Derartige Erscheinungen treten häufig bei bekannten kraftbetrie­ benen Werkzeugen zum Anziehen von Befestigungselementen mit Kupplungsmechanismus auf, von denen viele mit Feder- und Nocken­ anordnungen ausgerüstet und durch Gleitreibung gegenüber dreh­ momentübertragenden Gliedern gekennzeichnet sind.

In Fig. 1A ist schematisch eine typische Ausrückkupplung nach dem Stand der Technik dargestellt, bei der ein Wälzkörper, speziell die Kugel B, von einer ebenen oberen Kupplungsfläche D gegen die Kupplungsfläche C gedrückt wird. Die Kugel B wird von einem ebenen Antriebselement F auf einen Nocken E geschoben. Wenn die Kugel B über den Nocken E läuft, rastet die Ausrückkupplung aus und löst einen Mechanismus (nicht gezeigt) aus. Sowohl die ebene obere Kupplungsfläche D als auch das ebene Antriebselement F bewegen sich gleitend relativ zur Kugel B. Dieses Gleiten führt zu einer dynamischen Reibungsbelastung, was schließlich am Ende möglicherweise unerwünscht ungleichmäßige Funktion und Abnutzung in einem kraftgetriebenen Drehwerkzeug nach sich ziehen kann, wenn die Ausrückkupplung in einem solchen Werkzeug eingebaut wird.

Durch eine derartige Gleitreibung zwischen drehmomentübertragen­ den Gliedern kann sich tatsächlich das momentan übertragene Drehmoment verändern, weil beim Gleiten im Gegensatz zur Rollrei­ bung eine dynamische Reibung entsteht. Die Rollreibung zwischen beweglichen Teilen ist, da die Teile nicht aufeinander gleiten, wesentlich gleichmäßiger, insbesondere wenn höchste Drehmomente übertragen werden, wie z. B. bei gegeneinander beweglichen Kupp­ lungsteilen.

Die obigen Nachteile wurden mit der Kupplungsmomentsteuerung entsprechend dieser Erfindung überwunden, bei der eine einzige Kugel- und Nockenanordnung benutzt wird, um das Drehmoment über eine Vielzahl von abrollenden Kupplungskugeln an einen Ausgangs­ nocken zu übertragen, und welche insbesondere dafür eingerichtet ist, ein voreingestelltes Drehmoment zu übertragen, dessen Über­ schreiten immer wieder ein zuverlässiges Ausrücken der Kupplung bewirkt, während sichergestellt wird, daß die Abnutzung des Nockens keinen unerwünschten Einfluß auf das eingestellte Kupp­ lungsmoment hat, und daß die Übertragung des Drehmoment-Reak­ tionsimpulses auf den Bediener eines Werkzeuges, in dem diese Erfindung eingesetzt ist, minimiert wird. Weiterhin läßt sich die Kupplungsmomentsteuerung entsprechend der vorliegenden Erfindung in unterschiedlichen Arten von kraftgetriebenen Drehwerkzeugen für die verschiedensten Anwendungsgebiete einsetzen. Die Erfin­ dung ist sowohl für den Einsatz in elektrisch getriebenen Dreh­ werkzeugen als auch in hydraulisch arbeitenden Werkzeugen geeig­ net, wie z. B. Schraubendrehern, Steckschlüsseln und dergleichen, wo ein haltbares und leicht justierbares Werkzeug erforderlich ist, das unter anspruchsvollen Bedingungen über Hunderttausende von Betätigungszyklen mit hochzuverlässigen Ergebnissen ein voreingestelltes Drehmoment erzeugt, welches durch das Werkzeug auf ein Befestigungselement ausgeübt wird.

Dementsprechend ist es eine Hauptaufgabe dieser Erfindung, eine neue und verbesserte Kupplungsmomentsteuerung bereitzustellen, bei der auf die Drehmoment-Übertragungsglieder dieser Steuerung eine minimale Gleitreibung einwirkt.

Eine andere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine solche neue und verbesserte Kupplungsmomentsteuerung bereitzustellen, die sich durch Genauigkeit der Drehmomentsteuerung in einer Anordnung mit hoher Nutzungsdauer auszeichnet, durch Einsatz einer minimalen Anzahl unterschiedlicher Teile, die sich relativ ökonomisch herstellen und montieren lassen, und insbesondere eine schnelle und einfache Justierung ermöglichen, während die Serviceanforderungen infolge des deutlich verringerten Verschlei­ ßes an den Drehmoment-Übertagungsgliedern minimiert werden.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine derar­ tige neue und verbesserte Kupplungsmomentsteuerung bereitzustel­ len, welche sich zur wirksamen Übertragung des Drehmomentes von einem drehbaren Kraftübertragungseingang zu einem drehbaren Kraftübertragungsausgang leicht sowohl in hydraulisch als auch in elektrisch betriebenen Werkzeugen einsetzen läßt, und dabei auf einfache Weise die Betätigung des Abschaltmechanismus eines derartigen Werkzeuges ermöglicht.

Zusammengefaßt stellt die vorliegende Erfindung eine Kupplungsmo­ mentsteuerung dar, bei der die antreibenden und die angetriebenen Kupplungsteile Eingangs- und Ausgangsnocken enthalten, die je­ weils komplementäre, einander gegenüberliegende ringförmige Laufbahnen besitzen, wobei die Laufbahnen der Nocken eine gleiche Anzahl von gleichmäßig am Umfang verteilten Ausbuchtungen oder Überhöhungen aufweisen. Zwischen benachbarten Paaren von Überhö­ hungen oder Ausbuchtungen ist innerhalb der Laufbahnen eine Kupplungskugel angeordnet, wobei die Kupplungskugeln mit den Ausbuchtungen so zusammenwirken, daß normalerweise eine lösbare Kraftübertragung zwischen dem Kraftübertragungseingang und dem Kraftübertragungsausgang erfolgt, und daß bei einem voreinge­ stellten Ausgangsdrehmoment eine gegenseitige Drehbewegung zwi­ schen den antreibenden und den angetriebenen Kupplungsteilen ermöglicht wird. Die Ausbuchtungen besitzen jeweils eine schräge Nockenflanke, die zu einem Scheitel ansteigt. Die Ausbuchtungen sind so dimensioniert und mit Profilen gestaltet, daß die Kupp­ lungskugeln an den Ausbuchtungen der Eingangsnocken anliegen und von ihnen auf Grund der gegenseitigen Drehung der Kupplungsteile zwischen die passenden Nockenscheitel gerollt werden, so daß die Kupplungsteile axial zueinander verschoben werden, die Kraftüber­ tragung zwischen ihnen gelöst und ein Abschaltmechanismus betä­ tigt wird, wenn am Kraftübertragungsausgang das voreingestellte Ausgangsdrehmoment erreicht ist.

Zum klaren Verständnis der genannten und weiterer Vorteile und kennzeichnenden Merkmale der vorliegenden Erfindung folgt eine ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:

Fig. 1A eine schematische Ansicht einer Ausrückkupplung nach dem Stand der Technik darstellt;

Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene und teilweise unter­ brochene Seitenansicht eines kraftbetriebenen Werkzeu­ ges zeigt, bei dem diese Erfindung eingesetzt wird;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht der Kupplungsmoment- Steuerung entsprechend dieser Erfindung darstellt, die in das in Fig. 1 gezeigte Werkzeug eingebaut ist;

Fig. 3 eine vergrößerte, teilweise unterbrochene Seitenansicht darstellt, die den Teil des in Fig. 1 gezeigten Werk­ zeuges umfaßt, der diese Erfindung charakterisiert, wobei die zwei halben Längsschnitte verschiedene Folgen eines Arbeitszyklus zeigen;

Fig. 4a und 4b bis 9a und 9b schematische Darstellungen verschie­ dener Folgen des Arbeitszyklus eines Werkzeuges dar­ stellen, bei dem die Kupplungsmomentsteuerung entspre­ chend dieser Erfindung eingesetzt ist;

Fig. 10 eine vergrößerte isometrische Ansicht des Ausgangs­ nockens des angetriebenen Kupplungsteiles der Kupp­ lungsmomentsteuerung entsprechend dieser Erfindung darstellt;

Fig. 11 eine isometrische, teilweise unterbrochene Ansicht von Einzelheiten des in Fig. 10 gezeigten Nockenprofils des angetriebenen Kupplungsteils in einem weiter vergrößer­ ten Maßstab darstellt;

Fig. 12 eine Seitenansicht des Ausgangsnocken des angetriebenen Kupplungsteiles der Kupplungsmomentsteuerung entspre­ chend dieser Erfindung darstellt;

Fig. 13 eine vergrößerte Ansicht darstellt, die etwa entlang der Linie 13-13 in Fig. 12 verläuft;

Fig. 14 eine vergrößerte schematische Ansicht von ausgewählten Kraftübertragungselementen für die Kupplungsmoment­ steuerung entsprechend dieser Erfindung darstellt;

Fig. 15 eine Draufsicht darstellt, die einen Kugelabstands­ halter für die Kupplungsmomentsteuerung entsprechend dieser Erfindung zeigt; und

Fig. 16 eine Schnittansicht darstellt, die etwa entlang der Linie 16-16 in Fig. 15 verläuft.

Unter Bezugnahme auf die Figuren wird im Einzelnen ein kraftbe­ triebenes oder motorgetriebenes Werkzeug 10 mit einem Motor 12 gezeigt, welcher im beschriebenen Ausführungsbeispiel als Druck­ luftmotor dargestellt ist, worunter ein umpolbarer Druckluftmotor zu verstehen ist, der mit einer geeigneten, nicht gezeigten Druckluftquelle verbunden ist, um die Turbinenschaufeln, wie etwa bei 14, in einer ausgewählten Winkelrichtung anzutreiben, die durch ein entsprechendes Umkehrventil, nicht gezeigt, und zugeordnete Strömungskanäle festgelegt ist, wobei die Einzelhei­ ten für das Verständnis dieser Erfindung nicht notwendig sind.

Gegenstand dieser Erfindung ist die Kupplungsmomentsteuerung 16, welche am besten in Fig. 2 erkennbar ist und unten ausführlich beschrieben wird, nicht nur für den Einsatz in einem Druckluft­ werkzeug der beschriebenen Art, sondern auch in anderen Werkzeu­ gen, wie z. B. in elektrischen Werkzeugen für vielfältige Aufgaben zum Anbringen von Befestigungselementen, wie z. B. in Schrauben­ drehern, Mutternschlüsseln und dergleichen.

Am Zuführungsende des langgestreckten im Ganzen mit 18 bezeich­ neten Werkzeuggehäuses befindet sich auf der Abströmseite der Zuführungskupplung 22 ein Luftversorgungsdurchgang 20 und ein Drosselventil 23. Es ist ein Einlaß- oder Abschaltventil 24 dargestellt, das an der einen Seite einer Stößelstange 26 be­ festigt ist, die sich in Richtung zum bzw. weg vom Ventilsitz 28 im Versorgungsdurchgang 20 bewegt, der zum Motorraum 30 führt. In den Fig. 2 und 3 ist gut erkennbar, daß die Stößelstange 26 und das Abschaltventil 24 von einer gewundenen Rückholfeder 32 norma­ lerweise in Richtung der geöffneten Stellung vorgespannt sind.

Die Kupplungsmomentsteuerung 16 bildet die Antriebsverbindung zwischen dem drehbaren Kraftübertragungseingang 34, der von dem Motor 12 betätigt wird, und dem Werkzeugantrieb 35 (Fig. 1) an dem drehbaren Kraftübertragungsausgang 36 des Werkzeuges 10. In den Lagern 37 dreht sich die Spindel 38 um die Hauptlängsachse 35′ des Gehäuses 18 (Fig. 3). Die Spindel 38 ist antriebsmäßig über ein konventionelles Getriebe 39 mit dem angetriebenen Kupp­ lungsteil 40 der Kupplungsmomentsteuerung 16 verbunden (Fig. 2). Das Kupplungsteil 40 enthält eine Kupplungswelle 42, die einen hohlen, koaxial gerichteten, verringerten Sechskantschaft 44 besitzt, der zentral angeordnet ist und innerhalb der Umgrenzung des Gehäuses 18 im Eingriff mit der Sechskantausgangsöffnung 45 der Ausgangsspindel 38 des Getriebes 39 drehbar geführt wird.

Die Stößelstange 26 verläuft axial durch den Hohlschaft 44 der Kupplungswelle 42 bis zur Berührung mit dem vergrößerten Ende des koaxial gerichteten Abschaltstiftes 46. Der Stift 46 wird in einer koaxialen Bohrung 48 der Kupplungswelle 42 aufgenommen und besitzt einen Absatz 46′ (Fig. 2) an der linken Seite des Ab­ schaltstiftes 46 zu seinem reduzierten Abschlußende hin, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist. Von der oben erwähnten Feder 32, deren gegenüberliegende Enden an einem inneren Absatz in der Bohrung 48 und an der inneren Stirnfläche des vergrößerten Endes 50 des Abschaltstiftes 46 anliegen, wird der Abschaltstift 46 in ständigem Kontakt mit der Stößelstange 26 gehalten (bis zum Erreichen des ringförmigen Anschlages 47, der innerhalb des Schaftes 44 befestigt ist) (Fig. 2).

Zur Übertragung des Drehmomentes auf den Eingangsnocken 52 der Kupplungsmomentsteuerung 16 dient eine Vielzahl von Kugeln, wie z. B. bei 54 und 56 (Fig. 1 und 3), welche einerseits in Längsril­ len 58 und 60, die in gleichen Abständen an der Oberfläche der Kupplungswelle 42 angebracht sind, und anderseits in entsprechen­ den Ausschnitten, wie bei 62 und 64, an der Innenfläche des Eingangsnockens 52 laufen, welcher so auf der Kupplungswelle 42 angeordnet ist, daß er sich axial hin- und herbewegen kann. Durch die Kupplungsspiralfeder 66, deren gegenüberliegende Enden zwi­ schen einem justierbaren Feststellring 68 und einer Abschluß­ scheibe 70, die zwischen einem Ende der Kupplungsspiralfeder 66 und dem Eingangsnocken 52 liegt, gespannt sind, wird der Ein­ gangsnocken 52 normalerweise in einer in Fig. 2 und in dem oberen halben Abschnitt der Fig. 1 und 3 dargestellten Stellung gehal­ ten. Wie im Folgenden ausführlich beschrieben wird, überträgt der Eingangsnocken 52 das Drehmoment zum Ausgangsnocken 72. Der Ausgangsnocken 72 wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch Kugeln 73, die in entsprechende Ausschnitte eingepaßt sind, axial zur Kupplungswelle 42 fixiert. Wie erkennbar ist, ist der Ausgangsnocken 72 an einem Ende der Kupplungswelle 42 angeordnet und ihr gegenüber mit Hilfe einer geeigneten Kugellagervorrich­ tung 74, die in dem Kupplungsgehäuse 18 befestigt ist, drehbar gelagert. Der Ausgangsnocken 72 besitzt einen außenverzahnten Schaft 76, der in die Gegenverzahnung eines geeigneten Getriebes 78 eingreift, das zum Kraftübertragungsausgang 36 des Werkzeuges 10 führt.

Wenn sich der Drosselhebel 11 in Ruhestellung befindet und das Werkzeug 10 nicht betriebsbereit ist, ist das Drosselventil 23 geschlossen und das Abschaltventil 24 geöffnet, wie in dem oberen halben Abschnitt der Fig. 1 und auch in Fig. 4b zu sehen ist. Dieser Zustand des Abschaltventiles 24 wird normalerweise durch die Feder 32 aufrechterhalten, und der Abschaltstift 46 wird an seinem Absatz 46′ durch eine Vielzahl von Kugeln, wie z. B. bei 80, die in Querbohrungen 81 der Kupplungswelle 42 über­ einander gestapelt sind, frei beweglich gehalten (wie am besten im oberen halben Abschnitt der Fig. 3 zu erkennen ist). Das Abschaltventil 24 ist also geöffnet, und dieser Zustand wird normalerweise durch die Kugeln 80 an dem Abschaltstift 46 mit Hilfe der Hülse 82 aufrechterhalten. Die letztere ist koaxial an der Kupplungswelle 42 befestigt und wird durch eine geeignete Feder 84, die zwischen einem radialen Flansch der Kupplungswelle 42 und einem radialen Absatz der Hülse 82 sitzt, ständig an die Abschlußscheibe 70 gedrückt. Die Hülse 82 besitzt eine Manschet­ te 86, deren Innenfläche auf der Kupplungswelle 42 anliegt und normalerweise die äußere Kugel jedes Stapels von Kugeln 80 in den Bohrungen 81 berührt, um sie mit dem Absatz 46′ des Abschaltstif­ tes 46 im Eingriff und das Abschaltventil 24 in seiner geöffneten Stellung zu halten. Angrenzend an die kugelberührende Manschette 86 ist auf der Innenseite der Hülse 82 ein ringförmiger Aus­ schnitt 88 zu sehen.

Um ein bestimmtes Ausgangsdrehmoment für ein nicht gezeigtes Befestigungselement einzustellen, wird durch die Kupplungsspiral­ druckfeder 66 eine Federkraft bereitgestellt. Diese Federkraft ist vorzugsweise justierbar. Dazu sitzt auf dem Eingangsende des antreibenden Kupplungsteiles 40 eine Justiermutter 90 (siehe Fig. 2 und 3), die sich auf dem Außengewindeteil der Kupplungs­ welle 42 drehen läßt. Die Mutter 90 wird durch Nasen 92, die über die äußere Kante der Innenfläche der Justiermutter 90 verteilt sind, in der gewählten axialen Stellung gehalten, wobei die Nasen 92 mit den Arretierkugeln auf der gegenüberliegenden Seite des Feststellringes 68, wie sie z. B. bei 94 gezeigt werden, zusammen­ wirken. Der Feststellring 68 weist vorzugsweise als Teil der zentralen Öffnung des Feststellringes 68 ein Paar innerer linea­ rer Absätze auf, die mit einer Abflachung 98 auf der Kupplungs­ welle 42 zusammenwirken, um den Feststellring und die Justiermut­ ter 90 gegen eine unerwünschte Verdrehung in Bezug zur Kupplungs­ welle 42 zu sichern. Um also ein gefordertes Vorwahldrehmoment für ein Befestigungselement exakt einzustellen, kann man die Federkraft, die auf den Eingangsnocken 52 des antreibenden Kupp­ lungsteiles 40 wirkt, mit Hilfe des oben beschriebenen Aufbaus auf einfache Weise justieren.

Um durch Minimierung der Gleitbewegung und damit der Reibung zwischen den drehmomentübertragenden Elementen der Kupplungsmo­ mentsteuerung 16 die Genauigkeit der Drehmomenteneinstellung zu erhöhen, bei gleichzeitiger Erhöhung der Standzeit der antreiben­ den und angetriebenen Kupplungsteile 40 und 100, sind die Ein­ gangs- und Ausgangsnocken 52, 72 speziell gestaltet und mit Kupplungskugeln gleicher Größe ausgerüstet, wie z. B. bei 102 gezeigt, so daß das Drehmoment mit Hilfe einer einzigartigen Kupplungsstruktur übertragen wird. Bei dem speziellen dargestell­ ten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung besitzt jeder Eingangs- und Ausgangsnocken 52, 72 sich einander ergänzende ringförmige Laufbahnen 104, 106, die sich gegenüberliegen, und zwischen je zwei benachbarten Ausbuchtungen oder Überhöhungen 108, 110, welche in gleichmäßigen Abständen auf dem Umfang verteilt sind, ist eine Kupplungskugel 102 angeordnet. Die Kupplungskugeln 102 arbeiten somit mit den Ausbuchtungen 108, 110 zusammen, wenn zwischen dem Antriebsseite 34 und dem Abtriebsseite 36 eine normale lösbare Kraftübertragung erfolgt, und sie ermöglichen eine Relativbewegung zwischen den antreibenden und angetriebenen Kupplungsteilen 40 und 100, wenn das voreingestellte Ausgangs­ drehmoment erreicht ist, das mit Hilfe der oben beschriebenen Kupplungsspiralfeder 66 eingestellt wurde, um das Abschalten des Werkzeuges auszulösen.

Mit der erfindungsgemäßen Auslegung des Nockenprofils überträgt das Nockenprofil ein voreingestelltes Drehmoment, wenn sich jede der Kupplungskugeln 102 in der sogenannten Basisstellung (gezeigt in Fig. 5a) im Eingriff mit den Nockenausbuchtungen 108 und 110 befindet. Die schrägen Nockenflanken 104a, 104b und 106a, 106b jeder Nockenausbuchtung 108, 110 (Fig. 14) steigen jeweils bis zu einem Scheitelpunkt 116 an, dessen Form durch die unterschiedli­ chen Radien R und R-1 (Fig. 13) bestimmt ist, wobei die einander zugewandten Nockenscheitelpunkte 116, 116 auf den Eingangs- und Ausgangsnocken 52 und 72 unstabile Laufflächen bilden, so daß die Kupplungskugeln 102 auf Grund der Relativbewegung zwischen den antreibenden und angetriebenen Kupplungsteilen 40 und 100 zwi­ schen den einander zugewandten Kupplungsscheiteln 116, 116 hin­ durch in eine Stellung in den einander gegenüberliegenden Lauf­ ringen 104, 106 zwischen den nächsten Paaren von benachbarten Ausbuchtungen 108, 108 und 110, 110 rollen, die somit die Kraft­ übertragung zwischen ihnen aufheben und den Abschaltmechanismus betätigen, als Reaktion auf das Erreichen des voreingestellten Ausgangsdrehmomentes am Kraftübertragungsausgang 36.

In Übereinstimmung mit dieser Erfindung besitzt, wie am besten in Fig. 10 erkennbar ist, jede der ringförmigen Laufbahnen 104, 106 in den Eingangs- und Ausgangsnocken 52, 72 einen gewölbten Quer­ schnitt mit konkavem Umriß, um die Kupplungskugeln 102 innerhalb der Begrenzungen der Laufbahnen 104, 106 zu halten. Die Flanken jeder Nockenausbuchtung 108, 110 bestehen vorzugsweise aus einer Hauptschräge, wie sie bei 104a und 106a gezeigt wird, und einer Folgeschräge, wie bei 104b und 106b (Fig. 13 und 14), mit Schei­ telpunkten, die durch die Radien R und R-1 (oberhalb der Bezugs­ linien 120, 119 in Fig. 13) definiert sind, wobei die Folgeschrä­ gen 104b und 106b jeder Nockenausbuchtung 108, 110 durch den Scheitelradius R-1 charakterisiert sind, welcher kürzer ist als der Scheitelradius R der entsprechenden Hauptschräge. Auf diese Weise kann das Antriebsmoment, das durch die Kupplungsmoment­ steuerung 16 entsprechend dieser Erfindung aufgebracht wird, um den Drehwiderstand zu überwinden, der durch ein gegebenes Befe­ stigungselement auf den Abtriebsseite 36 ausgeübt wird, in der Winkelrichtung zum Lösen eines Befestigungselementes (von rechts nach links, wie in Fig. 13 gezeigt wird) größer sein als das, das zum Anziehen in der entgegengesetzten Winkelrichtung erforderlich ist (von links nach rechts, wie in Fig. 13 gezeigt wird).

Um die Kupplungskugeln 102 in den gegenüberliegenden Laufbahnen der Eingangs- und Ausgangsnocken 52 und 72 in gleichem Abstand zueinander zu halten, wird vorzugsweise ein Kugelabstandshalte­ ring 120 (Fig. 15 und 16) vorgesehen und zwischen den Nocken 52, 72 eingebaut. Während sich die Anzahl der Kupplungskugeln 102 in Abhängigkeit von der Art des Werkzeuges, in welchem die Kupp­ lungsmomentsteuerung entsprechend dieser Erfindung verwendet wird, ändern kann, sind bei dem Kugelabstandshaltering 120 bei 122 des dargestellten Ausführungsbeispiels (siehe Fig. 15 und 16) drei gleichweit voneinander entfernte periphere Ausbrüche darge­ stellt, die zur Aufnahme und zum Halten von drei Kupplungskugeln 162 dienen.

Um den Verschleiß zu minimieren und unerwünschte Auswirkungen von Abnutzungserscheinungen an den Scheitelpunkten 116, 116 der Nocken 52, 72 weiter zu verringern, sind die Nockenprofile so angelegt, daß das eingestellte Drehmoment in der oben genannten Basisstellung (Fig. 5a) übertragen wird, bevor die Kugeln 102 zwischen die Scheitelpunkte 116 der Nocken (Fig. 7a, 7b) rollen, so daß das Drehmoment, das von dem Kraftübertragungsausgang 36 an das Befestigungselement übertragen wird, bei jeder Rollbewegung der Kupplungskugeln 102 gegenüber den Eingangs- und Ausgangs­ nocken 52, 72 aus der Basisstellung heraus abzufallen beginnt.

Genauer noch, um eine axiale Verschiebung des Eingangsnockens 52 zu verhindern, bevor das voreingestellte Drehmoment übertragen wird, sind die Flanken 104a, 106a und 104b, 106b so dimensioniert und gestaltet, daß die Kupplungskugeln 102 vorzugsweise beim Radius R oder R-1 im Punktkontakt mit den Nockenscheiteln liegen, wenn sich die Kupplungskugeln 102 in der Basisstellung befinden. Demzufolge rollen dann, wenn das voreingestellte Drehmoment erreicht wird, die Kupplungskugeln 102 einfach über die Scheitelpunkte 116, 116 der Nockenausbuchtungen 108, 110.

Es ist erkennbar, daß auf Grund des oben beschriebenen Aufbaus die Eingangs- und Ausgangsnocken 52 und 72 eine Kupplung bilden, bei der das Drehmoment seinen Maximalwert erreicht, bevor der Eingangsnocken 52 die Kupplungskugeln 102 über die einander gegenüberliegenden Scheitelpunkte 116 (siehe Fig. 8a, 8b) der Eingangs- und Ausgangsnockenausbuchtungen 108, 110 schiebt. Dementsprechend wird beim offenen Drosselventil 23 (Fig. 5a, 5b) das Drehmoment durch die Kupplungsmomentsteuerung 16 übertragen. Dann wird das Abschaltventil 24 gelöst, wenn die Kupplungsmoment­ steuerung 16 das voreingestellte Ausgangsdrehmoment erreicht hat (Fig. 6a, 6b). Wenn die Kupplungskugeln 102 die instabile Lage auf den einander gegenüberliegenden Scheitelpunkten 116 zwischen den Nocken erreichen (Fig. 7a, 7b), ist während des Auskuppelns das Ausgangsdrehmoment Null und die Verschiebung des Eingangs­ nockens 52 nach rechts in Fig. 3 maximal, wodurch der Abschaltme­ chanismus betätigt wird. Die damit verbundene axiale Verschiebung der Hülse 82 bringt ihren inneren Ausschnitt 88 über die Bohrun­ gen 81, die die Kugeln 80 enthalten, so daß sich diese radial nach außen bewegen können und den Abschaltstift 46 freigeben. Dieser Vorgang bewirkt durch eine kleine Luftdruckdifferenz über dem Ventil 24 das Schließen des Abschaltventiles 24 (Fig. 7b und 8b). Die Kupplungskugeln 102 bewegen sich über die Folgeschrägen 104b und 106b (Fig. 8a und 14) in die nachfolgenden Laufbahnen 104, 106 zwischen dem nächsten benachbarten Paaren von Nockenaus­ buchtungen 108, 108 und 110, 110, und die Kupplungsspiralfeder 66 bewirkt die Rückkehr des Eingangsnockens 52 nach links, wie aus den Zeichnungen der Figuren zu erkennen ist.

Beim Loslassen des Drosselventiles (Fig. 9a und 9b) werden die Hülse 82 und das Abschaltventil 24 durch die Kräfte der Federn 84 beziehungsweise 32 zurückgesetzt, wodurch die Hülse 82 nach links und der Abschaltstift 46 nach rechts in die geöffnete Stellung geschoben werden, so daß sie sich wie in Fig. 3 im Ausgangszu­ stand für den nächsten Arbeitszyklus befindet.

Wenn bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben wurden, so erfolgte dies zum Zwecke der Erläuterung und nicht zur Einschränkung.

Claims (13)

1. Kupplungsmomentsteuerung für ein kraft- oder motorgetriebenes Werkzeug, wobei das Werkzeug einen Motor, einen Drehantriebs­ eingang, der durch den Motor betätigt wird, einen Drehan­ triebsausgang zum Antreiben eines Befestigungselementes, und einen Abschaltmechanismus zum Unterbrechen der Energiever­ sorgung des Motors enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist:
drehbare antreibende und angetriebene Kupplungsteile, die zwecks Kraftübertragung mit dem Drehantriebseingang bzw. dem Drehantriebsausgang verbunden sind,
Federmittel, die eine Vorspannungskraft ausüben, welche die antreibenden und angetriebenen Kupplungsteile ständig gegen­ einander drückt,
wobei das antreibende Kupplungsteil und das angetriebene Kupplungsteil axial gegen die von den Federvorrichtungen ausgeübte Kraft relativ verschiebbar und koaxial gegeneinander drehbar sind,
wobei die antreibenden und angetriebenen Kupplungsteile Ein­ gangs- und Ausgangsnocken enthalten, die jeweils komplemen­ täre, einander gegenüberliegende ringförmige Laufbahnen aufweisen, wobei die Laufbahnen der Nocken eine gleiche Anzahl von gleichmäßig am Umfang verteilten Ausbuchtungen enthalten,
eine Kupplungskugel, die innerhalb der Laufbahnen zwischen benachbarten Paaren von Ausbuchtungen oder Überhöhungen angeordnet ist, wobei die Kupplungskugeln so mit den Ausbuch­ tungen zusammenwirken, daß normalerweise ein lösbarer Antrieb zwischen dem Drehantriebseingang und dem Drehantriebsausgang stattfindet, und daß bei einem vorgewählten Ausgangsdreh­ moment, das sich durch die Federvorrichtungen einstellen läßt, eine Relativbewegung zwischen den antreibenden und angetriebenen Kupplungsteilen eintritt,
wobei die Ausbuchtungen oder Überhöhungen jeweils einen Scheitelpunkt und Nockenschrägen besitzen, die zu dem Schei­ telpunkt ansteigen, und die Ausbuchtungen oder Überhöhungen so dimensioniert und mit Profilen gestaltet sind, daß die Kupplungskugeln an den Ausbuchtungen der Eingangsnocken anliegen und von ihnen auf Grund der Relativdrehung der Kupp­ lungsteile gleichzeitig zwischen die zueinander passenden Nockenscheitelpunkte gerollt werden können, wodurch sich die antreibenden und angetriebenen Kupplungsteile gegen die Vorspannungskraft der Federvorrichtungen axial gegeneinander verschieben, so daß der Antrieb zwischen den Kupplungsteilen gelöst und der Abschaltmechanismus betätigt wird, wenn das voreingestellte Ausgangsdrehmoment am Drehantriebsausgang erreicht ist.

2. Kupplungsmomentsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplungskugeln beim Eingriff mit einer Nockenausbuchtung eine Basisstellung in den Laufbahnen ein­ nehmen, wobei die Kupplungskugeln in der Basisstellung die Übertragung des voreingestellten Drehmomentes bewirken, bevor eine axiale Relativbewegung der antreibenden und angetriebe­ nen Kupplungsteile erfolgt.

3. Kupplungsmomentsteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Nockenausbuchtungen so dimensioniert und gestaltet sind, daß jede der Kupplungskugeln in der Basis­ stellung der Kupplungskugeln den Scheitelpunkt einer Nocken­ ausbuchtung berührt, bevor sie über die Nockenausbuchtung rollt, wenn das voreingestellte Drehmoment übertragen wird.

4. Kupplungsmomentsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Nockenscheitel­ punkte unstabile Plattformen für die Kupplungskugeln bilden, was dazu führt, daß sie über die zueinander passenden Nockenscheitelpunkte in eine Position zwischen dem folgenden Paar von benachbarten Ausbuchtungen rollbar sind und so die Kupplungsmomentsteuerung für den nachfolgenden Arbeitszyklus vorbereitet ist.

5. Kupplungsmomentsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede der kreisförmigen Laufbahnen in den Ein­ gangs- und Ausgangsnocken einen gewölbten Querschnitt besitzt, womit ein konkaver Umriß gebildet wird, durch den die Kupplungskugeln axial innerhalb der Umgrenzungen der Laufbahnen gehalten sind.

6. Kupplungsmomentsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Nockenausbuchtung einen Hauptschrägenbe­ reich und einen Folgeschrägenbereich aufweist, und daß der Scheitelpunkt jeder Nockenausbuchtung durch einen ersten und einen zweiten Radius definiert ist, der sich an den Haupt­ beziehungsweise dem Folgeschrägenbereich anschließt, wobei der erste Radius des Scheitelpunktes, der sich an dem Haupt­ schrägenbereich anschließt, eine größere Länge besitzt als der zweite Radius des Scheitelpunktes, der sich an den Folge­ schrägenbereich anschließt, wodurch das von der Kupplungs­ momentsteuerung aufgewendete Antriebsdrehmoment zur Überwin­ dung der Gegenkraft, die von einem gegebenen Befestigung­ selement auf den Drehkraftübertragungsausgang ausgeübt wird, in der einen Winkelrichtung zum Lösen des Befestigungselemen­ tes größer sein kann als jenes, das für seine Befestigung in der entgegengesetzten Winkelrichtung erforderlich ist.

7. Kupplungsmomentsteuerung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Kupplungskugeln beim Anlegen an die Nockenausbuchtungen in der Basisstellung in einer Laufbahn befinden und mit dem Scheitelpunkt einer Nockenausbuchtung bei einem solchen Radius in Punktkontakt stehen, daß das voreingestellte Drehmoment übertragen wird, bevor eine axiale Relativbewegung der antreibenden und angetriebenen Kupplungs­ teile stattfindet.

8. Kupplungsmomentsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplungskugeln zwischen den Eingangs- und Ausgangsnocken eine solche Kupplungskraftübertragung bewir­ ken, daß das an das Befestigungselement übertragene Dreh­ moment maximal wird, bevor der Eingangsnocken die Kupplungs­ kugeln hinter die einander gegenüberliegenden Nockenscheitel­ punkte der Eingangs- und Ausgangsnockenausbuchtungen rollt.

9. Kupplungsmomentsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie ferner einen Kugelabstandshaltering ent­ hält, der zwischen den Nocken angeordnet ist und eine Viel­ zahl von peripheren Ausschnitten in gleichen Abständen auf­ weist, in denen eine gleiche Anzahl von Kupplungskugeln aufgenommen und in den einander gegenüberliegenden Laufbahnen der Eingangs- und Ausgangsnocken auf gleichen Abstand vonein­ ander gehalten wird.

10. Kupplungsmomentsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das durch den Drehantriebsausgang an ein Befe­ stigungselement übertragene Drehmoment abzufallen beginnt, wenn die Kupplungskugeln auf die einander gegenüberliegenden Scheitelpunkte der Eingangs- und Ausgangsnockenvorsprünge zurollen.

11. Kupplungsmomentsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Federvorrichtung zum justierbaren Ein­ stellen eines vorbestimmten Ausgangsdrehmomentes einen axial justierbaren Ring enthält, der selektiv in einer koaxial fixierten Beziehung zum antreibenden Kupplungsteil befestigt ist, und eine Federeinrichtung, die zwischen dem Ring und dem Eingangsnocken des antreibenden Kupplungsteiles eingespannt ist.

12. Kupplungsmomentsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Eingangsnocken die Kupplungskugeln über die einander gegenüberliegenden Scheitelpunkte der Eingangs- und Ausgangsnockenausbuchtungen rollt, um beim Ausrücken der Kupplung eine maximale axiale Verschiebung des antreibenden oder angetriebenen Kupplungsteiles gegenüber dem anderen zu bewirken, so daß der Abschaltmechanismus betätigt wird.

13. Kupplungsmomentsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der antreibende Kupplungsteil relativ zum angetriebenen Kupplungsteil axial verschiebbar ist, wobei der antreibende Kupplungsteil sowohl in Übereinstimmung mit dem angetriebenen Kupplungsteil als auch gegenüber ihm koaxial drehbar ist.