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Die
Erfindung betrifft einen Werkzeugadapter zum Übertragen
von Drehmomenten von einem Werkzeug auf ein verdrehbares Werkstück.
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Ein
großer Anteil lösbarer Verbindungen im Maschinen-
oder Anlagenbau wird durch schraubbare Verbindungselemente, insbesondere
Schrauben, hergestellt. Speziell bei komplexen Strukturen in räumlich
beengten Situationen, beispielsweise bei der Montage bzw. Demontage
von Kraftfahrzeugkomponenten, ist die direkte Erreichbarkeit der
Verbindungselemente nicht immer gegeben. Schwer zugängliche
und mitunter durch andere Komponenten verbaute Verbindungspunkte
sind mit normalen Werkzeugen nur ausgesprochen schwierig und arbeitsintensiv
zu erreichen.
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Für
diesen Anforderungsbereich kommen spezielle Werkzeugadapter zum
Einsatz, die als Kraftüberträger ein durch Hand-
oder Maschinenbetrieb erzeugtes Drehmoment auf ein Werkstück übertragen.
Analog einem Maul- oder Ringschlüssel, wird ein Ende des
Werkzeugadapters senkrecht zur Drehachse mit dem zu verdrehenden
Werkstück kraftschlüssig verbunden. Das zu übertragende
Drehmoment wird dann am anderen Ende des Werkzeugadapters achsparallel
eingebracht.
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Durch
die
DE 20 2007
001 209 U1 zählt ein dort Antriebsüberträger
genannter Werkzeugadapter zum Stand der Technik, der aus zwei verzahnten Werkzeugaufnahmen
besteht, welche drehbar in einem Gehäuse gelagert mit einer
Rollenkette verbunden sind.
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Die
DE 103 30 175 A1 offenbart
einen dort Winkelschrauber genannten Werkzeugadapter als Vorrichtung
zum Übertragen von Drehmomenten. Aus einem rohrförmigen
Gehäuse bestehend, beinhaltet dieser an seinen jeweiligen
Enden angeordnete Köpfe, in denen Zahnkränze drehbar
gelagert sind, die durch eine umlaufende Kette kraftschlüssig
miteinander verbunden sind.
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Die
angebotenen Werkzeugadapter zeichnen sich dadurch aus, dass die Übertragung
von Drehmomenten über eine Kette erfolgt. Bei dieser Form
der Kraftweiterleitung wird die Kette auf Zug beansprucht. Hierbei
entstehen in den Kettengliedern zwischen Verbindungslaschen und
Verbindungsbolzen hohe Flächenpressungen, die je nach Auslegung der
gewählten Kette die Höhe des zu übertragenden Drehmomentes
nach oben begrenzen. Speziell bei hohen Momentenbelastungen stößt
der Einsatz von Ketten zur Kraftübertragung an seine Grenzen,
da mit steigender Beanspruchung die Dimensionierung der Kette den
im Werkzeugadapter zur Verfügung stehenden Raum übersteigt
und die dann erforderlichen äußeren Abmessungen
dem bestimmungsgemäßen Einsatz in beengten Situationen
nicht mehr gerecht werden.
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Der
Erfindung liegt – ausgehend vom Stand der Technik – die
Aufgabe zu Grunde, einen Werkzeugadapter der gattungsgemäßen
Art antriebstechnisch dahingehend zu verbessern, dass bei annähernd
gleichen Bauformen und Abmessungen ein höheres Drehmoment übertragen
werden kann.
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Die
Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem
Werkzeugadapter gemäß den Merkmalen im Schutzanspruch
1.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche
2 bis 11.
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Die
Erfindung schafft einen Werkzeugadapter zum Übertragen
von Drehmomenten von einem Werkzeug auf ein verdrehbares Werkstück.
Dieser weist in einem Gehäuse ein Antriebszahnrad und ein Abtriebszahnrad
auf, welche zur Übertragung von Drehmomenten durch ein
umlaufendes Triebmittel miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß wird das
Triebmittel hierbei auf Druck beansprucht, was aus einer Umkehr
der Kraftübertragung zwischen dem Antriebszahnrad und dem
Abtriebszahnrad erfolgt. Hierfür sind im Gehäuse
lückenlos aneinander angereihte Druckkörper entlang
einer Führungsbahn angeordnet.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Druckkörper
zylindrisch ausgebildet sind. Die einzelnen Zylinder stehen hierbei
in achsparalleler Linienberührung der Mantelflächen zueinander,
wodurch sich eine möglichst große Kontaktfläche
für die Druckübertragung innerhalb des umlaufenden
Triebmittels ergibt. Die Enden der Druckkörper können
hierbei grundsätzlich alle Formen und Formkombinationen
annehmen, beispielsweise konkav, konvex oder gerade mit einer umlaufenden
Fase, um einem Klemmen durch Verkanten vorzubeugen.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Druckkörper
für eine allseitige Punktberührung kugelförmig
sind, wodurch die Reibung des Triebmittels entlang der Führungsbahn
reduziert wird.
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Im
Hinblick auf eine einfache und kostengünstige Herstellung
sowie Wartung, sind die umlaufend angeordneten Druckkörper
untereinander verbindungslos angeordnet und aneinandergereiht.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Führungsbahn
an einer Seite durch eine Außenwand des Gehäuses
und an der anderen Seite durch einen Steg im Gehäuse begrenzt
ist.
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Für
einen vielfältigen und sich diversen Anforderungen stellenden
Einsatz, kann das Gehäuse mindestens eine Abwinklung bzw.
Abkröpfung aufweisen. Diese liegt zwischen dem Abtriebszahnrad und
dem Antriebszahnrad und kann waagerecht oder senkrecht sowie in
allen weiteren Winkelstellungen zur Drehachse ausgeführt
sein.
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Im
Sinne eines flexiblen Adaptierens anderer Werkzeuge sieht eine weitere
bevorzugte Ausgestaltung vor, dass das Antriebszahnrad und das Abtriebszahnrad
jeweils ein Innenprofil als Werkzeugaufnahme aufweist.
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Auch
wenn das Gehäuse grundsätzlich aus einem oder
mehreren Bauteilen bestehen kann, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung
vor, dass das Gehäuse aus einem Oberteil und einem Unterteil
besteht, deren Trennfuge in einer senkrecht zu den Achsen des Antriebszahnrades
und des Abtriebzahnrades verlaufende Ebene liegt.
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Unter
dem Gesichtspunkt einer wirtschaftlichen Herstellung, wird es im
Sinne des Erfindungsgedankens als vorteilhaft angesehen, wenn das Oberteil
und das Unterteil insbesondere bei einer Gehäusevariante
ohne Abwinklung bzw. Abkröpfung als baugleiche Schalen
ausgeführt sind.
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Als
Weiterführung der kompakten Bauform, wird es als vorteilhaft
angesehen, dass die Schalen einstückig ausgeführt
sind.
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Auch
wenn das Abtriebszahnrad und das Antriebszahnrad durch Wahl unterschiedlicher
effektiver Durchmesser ein Übersetzungsverhältnis
aufweisen können, wird es insbesondere bei dem Einsatz
Drehmoment messender Werkzeuge als vorteilhaft angesehen, wenn diese
identisch aufgebaut sind. Grundsätzlich ist es von Vorteil,
wenn das Antriebszahnrad und das Abtriebszahnrad für eine
durchgängige Kraftübertragung aus jeder Winkelstellung
um die Drehachse heraus in Bezug auf die Zahnstellung nicht spiegelbildlich,
sondern, für ein besseres Verhältnis der resultierenden
inneren Hebelarme, achsversetzt zueinander liegen. Vor diesem Hintergrund wird
es im Sinne der Erfindung als vorteilhaft angesehen, dass die Anzahl
der Druckkörper ungerade ist.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
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1 in
perspektivischer Darstellungsweise einen erfindungsgemäßen
Werkzeugadapter in einer ersten Ansicht;
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2 den
Werkzeugadapter gemäß der Darstellung von 1 in
einer zweiten Ansicht mit auseinander gezogenen Gehäusekomponenten;
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3 die
im Inneren des Werkzeugadapters zur Übertragung des Drehmomentes
beweglich gelagerten Komponenten;
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4 eine
Hälfte des Werkzeugadapters mit Blick auf die Innenseite
und
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5 einen
erfindungsgemäßen Werkzeugadapter gemäß der
Darstellung der 1 in einer Variante mit Abwinklung.
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Die 1 und 2 zeigen
einen Werkzeugadapter 1 in perspektivischer Darstellungsweise. 1 zeigt
hierbei die gebrauchsfertig geschlossene Form, während
in 2 der Werkzeugadapter mit auseinander gezogenen
Komponenten abgebildet ist.
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Der
Werkzeugadapter 1 weist ein Gehäuse 2 mit
einem darin gelagerten Antriebszahnrad 3 und einem Abtriebszahnrad 4 auf,
wobei das Gehäuse 2 aus einem Oberteil 5 und
einem Unterteil 6 zusammengesetzt ist. Das Antriebszahnrad 3 und
das Abtriebszahnrad 4 weisen jeweils ein Innenprofil 7 als Werkzeugaufnahme
auf. Das Oberteil 5 und das Unterteil 6 sind jeweils
durch eine baugleiche Schale 8 gebildet.
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2 zeigt
das geöffnete Gehäuse 2 sowie ein zur
Drehmomentübertragung zwischen dem Antriebszahnrad 3 und
Abtriebszahnrad 4 gelegenes, umlaufendes Triebmittel 9.
Das Triebmittel 9 wird durch eine verbindungslose Aneinanderreihung
einzelner Druckkörper 10 gebildet. Eine innen
liegende Führungsbahn 11 dient der kontrollierten
Führung der einzelnen Druckkörper 10.
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Die
Drehachsen A1 und A2 des Antriebszahnrades 3 und des Abtriebszahnrades 4 sind
im Oberteil 5 in Aussparungen 12 frei drehbar
gelagert.
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3 stellt
die Drehmoment übertragenden Komponenten, bestehend aus
Antriebszahnrad 3, Abtriebszahnrad 4 sowie dem
umlaufenden, aus einzelnen Druckkörpern 10 bestehenden,
Triebmittel 9 dar.
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4 zeigt
das Unterteil 6 des Gehäuses 2 ohne die
Drehmoment übertragenden Komponenten. Die geraden Streckenteile
der Führungsbahn 11 werden zur nach innen gelegenen
Seite 13 des Gehäuses 2 durch einen Steg 14 begrenzt,
während die dem Steg 14 gegenüberliegende
Seite 15 der Führungsbahn 11 umlaufend
durch die Außenwand 16 des Gehäuses 2 begrenzt
ist. Die in 2 dargestellten Zahnräder 3, 4 liegen
frei drehbar und formschlüssig in durch den Steg 14 gebildeten
Aufnahmen 17, wobei die Drehachsen A1 und A2 im Unterteil 6 in
Aussparungen 18 frei drehbar gelagert sind.
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5 stellt
eine Variante des in den 1 bis 4 dargestellten
Werkzeugadapters 1 dar, welcher eine Abwinklung 19 im
Gehäuse 2 zwischen den Drehachsen A1 und A2 zeigt.
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Bei
Montagearbeiten wird ein hier nicht dargestelltes Werkzeug, in der
Regel eine Aufstecknuss, in das Innenprofil 7 des Abtriebszahnrades 4 eingesteckt.
Zur Erzeugung des notwendigen Drehmomentes, wird aus einer Richtung
der Drehachse A1 des gegenüberliegenden Antriebszahnrades 3 ein hier
nicht dargestelltes Drehmomentwerkzeug, in der Regel Knarre oder
Drehmomentschlüssel bzw. ein mit Motorkraft Drehmoment
erzeugendes Werkzeug in das Innenprofil 7 eingesteckt.
Im Anschluss kann der Werkzeugadapter 1 über die
Aufstecknuss auf das zu verdrehende Werkstück aufgesetzt
werden. Ein über das Antriebszahnrad 3 eingebrachtes
Drehmoment wird je nach Drehrichtung eine zwischen den Zahnrädern 3 und 4 gelegene
Seite des umlaufenden Triebmittels 9 aktivieren und auf
Druck belasten. Hierbei stützt sich ein Zahn des Antriebszahnrades 3 gegen
die sich zwischen den einzelnen Druckkörpern 10 bildende
Druckstrebe und versetzt das Triebmittel 9 innerhalb der
Führungsbahn 11 um den aus dem Drehwinkel resultierenden
Weg. Durch die Führungsbahn 11 wird die Bewegungsrichtung
des Triebmittels 9 seitlich sowie nach oben und nach unten
begrenzt vorgegeben, so dass die einzelnen Druckkörper 10 eine
kraftschlüssige Aneinanderreihung zur Druckübertragung
bilden. Als Gegenlager dient das dem Antriebszahnrad 3 gegenüberliegende
Abtriebszahnrad 4, wobei sich die Druckstrebe bis zu dem
Druckkörper 10 ausbildet, welcher kraftschlüssig
gegen einen Zahn des Abtriebszahnrades 4 gedrückt
wird. Um die Drehachse des Abtriebszahnrades 4 wird aus
der Linearbewegung eine Drehbewegung erzeugt, die das zuvor auf
der Seite des Antriebszahnrades 3 erzeugte Drehmoment auf
das Abtriebszahnrad 4 und somit auf das zu verdrehende
Werkstück überträgt.
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- 1
- Werkzeugadapter
- 2
- Gehäuse
- 3
- Antriebszahnrad
- 4
- Abtriebszahnrad
- 5
- Oberteil
- 6
- Unterteil
- 7
- Innenprofil
- 8
- Schalen
- 9
- Triebmittel
- 10
- Druckkörper
- 11
- Führungsbahn
- 12
- Aussparung
- 13
- Seite
von 2
- 14
- Steg
- 15
- Seite
von 2
- 16
- Außenwand
- 17
- Aufnahme
- 18
- Aussparung
- 19
- Abwinklung
- A1
- Achse
von 3
- A2
- Achse
von 4
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202007001209
U1 [0004]
- - DE 10330175 A1 [0005]