DE19506663C2 - Impulsschrauber - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Impulsschrauber nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der EP 631 851 A1 ist bereits ein Impulsschlagwerk für einen Impulsschrauber bekannt, das einen Hubkolben aufweist, welcher bei Relativverdrehung einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle des Impulsschlagwerkes zueinander zwangsweise eine Hubbewegung durchführt, wobei eine mit Hydrauliköl gefüllte Druckkammer mit Druck beaufschlagt wird. Die Druckkammer des Impulsschlagwerks ist bei diesem Impulsschrauber stets über einen Überströmkanal mit einstellbarem Querschnitt mit einem Niederdruckraum verbunden. Wird der Querschnitt des Überströmkanals zu klein eingestellt, kann es zum Blockieren des Impulsschlagwerkes während der Hubbewegung des Hubkolbens kommen. Wird der Querschnitt zu groß gewählt, kann kein ausreichender Druck aufgebaut werden. Der Hubkolben beaufschlagt die Druckkammer über die gesamte Hubstrecke mit Druck, was eine relativ hohe Antriebsleistung erfordert, um ein bestimmtes Impulsmoment zu erzeugen.

In der nicht vorveröffentlichten Offenlegungsschrift DE 43 43 582 A1 ist bereits vorgeschlagen worden, einen Hubkolben und einen diesen aufnehmenden Rotationskörper mit Dichtleisten zu versehen, die bei zunehmender Hubbewegung des Hubkolbens miteinander in Deckung kommen und dann einen Überströmkanal der Druckkammer schlagartig abdichten. Erst in der Dichtstellung wird das Druckmedium mit Druck beaufschlagt, so daß nicht die gesamte Hubstrecke des Hubkolbens unter Druck zu durchlaufen ist. Dabei ist der zu durchlaufende Dichtweg jedoch von der Breite der Dichtleisten abhängig. Um eine optimale Schlagwerksleistung zu erzielen, kann es erforderlich sein, eine möglichst kurze Impulsdauer einzurichten, so daß der Antriebsstrang nicht übermäßig abgebremst wird. Eine derart kurze Impulsdauer kann beispielsweise über einen möglichst kurzen Dichtweg realisiert werden. Hierzu sind die Dichtleisten entsprechend dünn auszubilden, was sehr schnell an mechanische und fertigungstechnische Grenzen stößt.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Impulsschrauber mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß der Dichtweg und damit auch die Impulsdauer unabhängig von der Breite der Dichtleisten beliebig klein einstellbar ist. Auf diese Weise ist eine optimale Abgabeleistung des Antriebsmotors erzielbar, so daß beispielsweise bei akkubetriebenen Schraubern eine höhere Verschraubungszahl pro Akkuladung erreichbar ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Impulsschraubers möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch einen Impulsschrauber, die Fig. 2 bis 4 jeweils eine schematische Darstellung eines Impulsschlagwerks in ver­ schiedenen Schlagwerksstellungen und Fig. 5 einen Schnitt durch das Impulsschlagwerk gemäß Linie V-V in Fig. 2.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein in Fig. 1 mit 10 bezeichneter Impulsschrauber hat ein Gehäuse 11, in dem ein Antriebsmotor 12 untergebracht ist. Eine Antriebswelle 13 des Antriebsmotors 12 ist über ein Ritzel 14 und ein Getriebe 15 mit einer Eingangswelle 16 eines Impulsschlagwerks 17 drehschlüssig gekoppelt. Das Impulsschlagwerk 17 weist andererseits eine Ausgangswelle 18 auf, die mit ihrem dem Impulsschlagwerk 17 abgewandten Ende aus dem Gehäuse 11 des Impulsschraubers 10 herausragt und dort eine Werkzeughalterung 19 für ein nicht näher dargestelltes Schraubwerkzeug trägt.

Der Antriebsmotor 12 ist als Elektromotor, insbesondere als elektronisch kommutierter Motor, ausgebildet und über elektrische Anschlußleitungen 20, 21 ansteuerbar. Das Gehäuse 11 bildet einen etwa radial von einer Antriebsachse 22 weggerichteten Handgriff 23. Im Handgriff 23 ist ein Druckabzug 24 untergebracht, mittels dessen der Antriebsmotor 12 über eine Schalteinrichtung 25 an- bzw. ausschaltbar ist. Am dem Antriebsmotor 12 abgewandten Ende des Handgriffs 23 sitzt ein Akkumulator 26, der den Antriebsmotor 12 mit elektrischer Antriebsenergie versorgt und hierzu über nicht näher gezeigte elektrische Verbindungsleitungen mit dem Antriebsmotor 12 bzw. der Schalteinrichtung 25 verbunden ist.

Die Eingangswelle 16 des Impulsschlagwerks 17 bildet einen etwa zylindrischen Rotationskörper 30, der mit einer Axialbohrung 31 zur Aufnahme der Ausgangswelle 18 und mit einer Radialbohrung 32 zur Aufnahme eines Hubkolbens 33 versehen ist. Der Hubkolben 33 hat seinerseits eine axiale Durchgangsbohrung 34, die von der Ausgangswelle 18 durchragt wird. Innerhalb des Rotationskörpers 30 sind eine Hochdruckkammer 35 und eine Niederdruckkammer 36 ausgebildet. Das Innere des Rotationskörpers 30 ist mit einem Druckmedium, beispielsweise einem Hydrauliköl, gefüllt. Nach außen ist das Innere des Rotationskörpers 30 durch einen Deckel 38 an einer Öffnung der Radialbohrung 32 und durch Dichtmittel 39 an der Ausgangswelle 18 dicht abgeschlossen. Zwischen Hubkolben 33 und Ausgangswelle 18 besteht eine Wirkverbindung über eine Nockensteuerung 40.

Beim Betrieb des Antriebsmotors 12 wird zunächst die Eingangswelle 16 und damit der Rotationskörper 30 über das Übersetzungsgetriebe 15 drehend angetrieben. Aufgrund von Reibkräften wird dabei auch die Ausgangswelle 18 drehend mitgenommen. Sobald ein an der Werkzeughalterung 19 abgegriffenes Schraubmoment das Reibmoment übersteigt, können sich die Ausgangswelle 18 und die Eingangswelle 16 bzw. der Rotationskörper 30 gegeneinander verdrehen. Die mit dem Schraubwerkzeug verbundene Ausgangswelle 18 dreht dann langsamer als der beispielsweise in Richtung eines Pfeiles 50 (Fig. 2) drehende Rotationskörper 30 mit Hubkolben 33.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besteht die Nockensteuerung 40 aus einem fest mit der Ausgangswelle 18 verbundenen Steuernocken 51 und einer innerhalb der Durchgangsbohrung 34 am Hubkolben 33 angeordneten Steuerkurve 52. Die Steuerkurve 52 ist derart ausgebildet, daß der Steuernocken 51 einmal pro vollständiger Relativverdrehung von Ausgangswelle 18 zum Hubkolben 33 diesem eine Verschiebung in Richtung auf eine Verkleinerung des Volumens der Hochdruckkammer 35 hin aufzwingt. Dabei baut sich zunächst kein Druck in der Hochdruckkammer 35 auf, da das Druckmedium über Druckausgleichsöffnungen 53, 54 in Richtung der Pfeile 55, 56 zur Niederdruckkammer 36 strömen kann.

An einem Außenumfang 37 des Hubkolbens 33 sind Dichtleisten 57, 58 angeordnet, die mit am Rotationskörper 30 ausgebildeten, ebenfalls leistenförmigen Dichtvorsprüngen 59, 60 Dichtungspaare 57, 59 bzw. 58, 60 bilden. Die Dichtungspaare 57, 59; 58, 60 sind dabei in Hubrichtung des Hubkolbens 33 gesehen zueinander versetzt angeordnet. Jeweils in Hubrichtung des Hubkolbens 33 gesehen, befindet sich eine erste Dichtleiste 57 näher an einem druckkammerseitigen Ende 62 des Hubkolbens 33 als eine zweite Dichtleiste 58, wohingegen die Dichtvorsprünge 59, 60 in gleicher Höhe liegen. Auf diese Weise erreichen die Dichtungspaare 57, 59; 58, 60 ihre jeweilige Dichtstellung in zueinander versetzten Hubstellungen des Hubkolbens 33. Entsprechend liegen sich die Dichtungspaare 57,59; 58, 60 in zueinander versetzten Hubstellungen des Hubkolbens 33 jeweils vollständig gegenüber.

Das Impulsschlagwerk 17 erreicht erst dann seine Schlagstellung, wenn die Hochdruckkammer 35 vollständig abgedichtet ist, also wenn beide Dichtungspaare 57, 59; 58, 60 ihre Schließstellung einnehmen, was in Fig. 3 dargestellt ist. In der dort gezeigten Hubstellung des Hubkolbens 33 steht ein erstes Dichtungspaar 57, 59 kurz vor dem Verlassen seiner Dichtstellung und ein zweites Dichtungspaar 58, 60 hat soeben seine Dichtstellung erreicht. Die Druckkammer 35 ist daher abgedichtet und das Druckmedium wird bei weiterer Verschiebung des Hubkolbens mit Druck beaufschlagt. Da das Druckmedium, beispielsweise Hydrauliköl, nahezu inkompresibel ist, baut sich im Impulsschlagwerk 17 dann ein sehr hoher Druckwiderstand auf, so daß infolge der Schwungmasse des Rotationskörpers 30 ein Impulsmoment auf die Ausgangswelle 18 übertragen wird. Um ein Blockieren des Impulsschlagwerkes 17 zu verhindern, kann die Hochdruckkammer 35 über eine nicht näher dargestellte Druckausgleichsleitung mit veränderlichem Drosselwiderstand mit der Niederdruckkammer 36 zusätzlich verbunden sein.

In Fig. 4 ist eine nachfolgende Hubstellung gezeigt, bei der das erste Dichtungspaar 57, 59 wieder geöffnet ist, so daß entsprechend einem Pfeil 61 ein Druckausgleich zwischen Hochdruckkammer 35 und Niederdruckkammer 36 ermöglicht wird, obwohl sich das zweite Dichtungspaar 58, 60 noch in seiner Dichtstellung befindet. Durch die Wahl des axialen Abstandes und der Dicke der zwei zueinander versetzten Dichtungspaare 57, 59; 58, 60 läßt sich der Hubstellungsbereich, in dem die Dichtungspaare 57, 59; 58, 60 die Druckkammer 35 abdichten, festlegen. Dieser Hubstellungsbereich kann auch als Dichtungsweg bzw. - auf die Relativverdrehung des Steuernockens 18 gegenüber dem Rotationskörper 30 bezogen - als Dichtwinkel bezeichnet werden. Dabei ist entscheidend, daß der Abstand A zwischen einer unteren Dichtkante 63 der ersten Dichtleiste 57 und einer oberen Dichtkante 64 der zweiten Dichtleiste 58 nicht größer ist als ein Abstand B zwischen einer oberen Dichtkante 66 des ersten Dichtvorsprunges 59 und einer unteren Dichtkante 67 des zweiten Dichtvorsprunges 60.

In Fig. 3 ist ein Grenzfall dargestellt, bei dem der Dichtungsweg nahezu Null beträgt, das heißt es gilt AAB. Die Dichtvorsprünge 59, 60 sind dabei in gleicher Höhe einander gegenüberliegend an der Innenwandung des Rotationskörpers 30 angeordnet. Die Dichtleisten 57, 58 liegen sich ebenfalls diametral einander gegenüber und sind in Hubrichtung gesehen zueinander versetzt. Wären die Dichtleisten 57, 58 in Hubrichtung zueinander weiter versetzt, als es in Fig. 3 dargestellt ist, das heißt wäre A größer als B, so wäre ein gleichzeitiges Schließen beider Dichtungspaare nicht möglich. Umgekehrt läßt sich durch eine Verkleinerung des Abstandes A der Dichtkanten 63, 64 der Dichtleisten 57, 58 oder eine Vergrößerung des Abstandes B zwischen oberer Dichtkante 66 des ersten Dichtvorsprunges 59 und unterer Dichtkante 67 des zweiten Dichtvorsprunges 60 der Dichtungsweg bzw. Dichtwinkel entsprechend vergrößern.

Die in Fig. 5 dargestellte Draufsicht auf die Stirnseite des Hubkolbens 33 verdeutlicht die überwiegend kreisrunde Form des Hubkolbens 33, der lediglich an seiner der Druckausgleichsöffnung 54 zugewandten Seite einen stufenförmigen Absatz 65 aufweist. Die Druckausgleichsöffnungen 53, 54 sind etwa sichelförmig aus einer Innenwandung 38 des Rotationskörpers 30 ausgenommen. In Höhe der Dichtvorsprünge 59, 60 bestehen diese Ausnehmungen jedoch nicht (in Fig. 5 strichpunktiert angedeutet), so daß dort die Innenwandung 38a des Rotationskörpers 30 einen etwa zylindrischen Querschnitt hat.

Claims (5)

1. Impulsschrauber mit einer Eingangswelle (16), welche mittels eines Antriebsmotors (12) über eine Antriebswelle (13) drehend antreibbar ist, mit einer Ausgangswelle (18), welche mit einer Werkzeughalterung (19) für ein Schraubwerkzeug drehschlüssig verbindbar ist, und mit einem hydraulischen Impulsschlagwerk (17), über das die Eingangswelle (16) mit der Ausgangswelle (18) gekoppelt ist und das einen Rotationskörper (30) aufweist, in dem wenigstens ein Hubkolben (33) geführt ist, der bei einer Relativverdrehung der Eingangswelle (16) zur Ausgangswelle (18) eine erzwungene Hubbewegung ausführt, wodurch ein in einer Druckkammer (35) des Rotationskörpers (30) befindliches Druckmedium vom wenigstens einen Hubkolben (33) mit Druck beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubkolben (33) mit wenigstens zwei Dichtleisten (57, 58) versehen ist, von denen jeweils eine Dichtleiste (57, 58) mit einem am Rotationskörper (30) festgelegten, sich in Hubrichtung begrenzt erstreckenden Dichtvorsprung (59, 60) ein Dichtungspaar (57, 59; 58, 60) bildet, wobei die Dichtungspaare (57, 59; 58, 60) in Hubrichtung des Hubkolbens (33) gesehen derart versetzt zueinander angeordnet sind, daß sie sich jeweils in zueinander versetzten Hubstellungen des Hubkolbens (33) vollständig gegenüberliegen und daß in einem bestimmten Hubstellungsbereich durch eine radiale Überdeckung aller Dichtleisten (57, 58) mit allen zugeordneten Dichtvorsprüngen (59, 60) die Druckkammer (35) abgedichtet ist.

2. Impulsschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtleisten (57, 58) an einem Außenumfang (37) des Hubkolbens (33) und die Dichtvorsprünge (59, 60) an einer Innenwandung (38) des Rotationskörpers (30) leistenförmig ausgebildet sind.

3. Impulsschrauber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtleisten (57, 58) und die Dichtvorsprünge (59, 60) jeweils einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind.

4. Impulsschrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Hubrichtung des Hubkolbens (33) gesehen die Dichtvorsprünge (59, 60) auf gleicher Höhe liegen, während die Dichtleisten (57, 58) zueinander axial versetzt angeordnet sind, so daß eine erste Dichtleiste (57) näher an einem druckkammerseitigen Ende (62) des Hubkolbens (33) liegt, als eine zweite Dichtleiste (58)

5. Impulsschrauber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (A) zwischen einer unteren Dichtkante (63) der ersten Dichtleiste (57) und einer oberen Dichtkante (64) der zweiten Dichtleiste (58) nicht größer ist als ein Abstand (B) zwischen einer oberen Dichtkante (66) eines ersten Dichtvorsprunges (59) und einer unteren Dichtkante (67) eines zweiten Dichtvorsprunges (60).