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Die Erfindung betrifft einen Drehmoment-Schraubendreher gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
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Bei Drehmomentwerkzeugen wie Drehmoment-Schraubendrehern handelt es sich um handbetätigte Werkzeuge, mit denen ein kontrolliertes Drehmoment auf ein Werkstück, in der Regel eine Schraube oder eine Mutter, ausgeübt werden kann. Mit einstellbaren Drehmomentwerkzeugen kann ein definiertes Anzugsmoment ausgeübt werden, um die notwendige Klemmkraft bzw. Montagevorspannung zwischen den zu verbindenden Bauteilen zu gewährleisten.
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Bei Drehmoment-Schraubendrehern ist eine Auslösemechanik im Handgriff untergebracht. Im Handgriff oder am Handgriff ist auch eine Einstellvorrichtung samt Anzeige für ein einzustellendes Drehmoment vorgesehen. Das gewünschte Drehmoment wird durch Kompression einer Druckfeder eingestellt, indem der mit einer Stellmechanik, üblicherweise einer Gewindespindel, verbundene Stellkörper am Handgriff relativ zu einem feststehenden Teil des Handgriffs gedreht wird.
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Ein einstellbarer Drehmoment-Schraubendreher ist durch die
US 9,421,675 B2 bekannt.
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Weiterhin zählt durch die
DE 10 2005 034 114 B9 ein umschaltbarer Drehmoment-Schraubendreher zum Stand der Technik.
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Die vorgenannten Drehmoment-Schraubendreher arbeiten mit einem umschaltbaren Ratschenmechanismus, um eine Drehkraft in einer Drehrichtung übertragen zu können, wohingegen in der Gegendrehrichtung keine Kraft übertragen wird, sondern die Ratsche leer dreht. Solche mechanischen Ratschenmechanismen besitzen systembedingt einen Rücklaufwiderstand, der sich beim Zurückdrehen bemerkbar macht. Die Höhe des Rücklaufwiderstands variiert je nach Auslegung des Ratschenmechanismus. Ein widerstandsloser Rücklauf ist bei bekannten Mechanismen nicht möglich. Besonders nachteilig wirkt sich der Rücklaufwiderstand beim An- bzw. Vorziehen loser Schraubverbindungen aus, da das Anzugsmoment der Schrauben häufig geringer ist als der Rücklaufwiderstand. Infolgedessen ist bei solchen Anwendungsfällen der Ratschenmechanismus ohne Funktion. Vergleichbare Probleme stellen sich bei Schraubverbindungen mit sehr kleinen Anzugsmomenten ein, da dort das Anzugsmoment geringer sein kann als der Rücklaufwiderstand.
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Bei dem in der
DE 25 03 372 A1 offenbarten umschaltbaren Schraubendreher ist eine Drehkraftübertragung mittels Rollen vorgesehen. Die Umschaltung der Drehrichtung erfolgt über eine Steuereinrichtung. Die Rollen wirken mit dem Schaft und einer Innenbohrung des Heftes des Schraubendrehers zusammen, so dass bei einer Drehmomentübertragung die Rollen in einer durch die Steuereinrichtung einstellbaren Drehrichtung verkeilen und ein Drehmoment in einer Drehrichtung übertragen werden kann. Eine Drehrichtungsumkehr erfolgt durch ein Umstellen mittels der Steuereinrichtung.
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Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen Drehmoment-Schraubendreher anwendungstechnisch und funktional zu verbessern.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Drehmoment-Schraubendreher gemäß Anspruch 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Drehmoment-Schraubendrehers sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ausgestaltungen und Modifikationen von Merkmalen des Drehmoment-Schraubendreher, die einzeln oder in Kombination die Erfindung technisch vorteilhaft ausgestalten, ergeben sich auch aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
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Der Drehmoment-Schraubendreher weist einen Handgriff sowie eine Anzeige für ein eingestelltes Drehmoment und einen Abtrieb auf. Im Handgriff sind eine Einstellvorrichtung zur Einstellung eines Drehmoments sowie ein Drehmomentmechanismus angeordnet. Der Drehmomentmechanismus umfasst eine Antriebswelle zur Übertragung eines Drehmoments und eine Auslösemechanik zur Unterbrechung der Drehmomentübertragung bei Erreichen eines eingestellten Drehmoments.
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Erfindungsgemäß sind die Antriebswelle und der Abtrieb über einen Freilaufmechanismus gekoppelt. Der Freilaufmechanismus ist dafür eingerichtet und bestimmt, in eine Drehrichtung ein Drehmoment zu übertragen bzw. abzustützen, wohingegen der Freilaufmechanismus in Gegenrichtung eine Drehbewegung (Leerlauf) zulässt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Drehmoment-Schraubendrehers mit dem Freilaufmechanismus wird der Rücklaufwiderstand beim Zurückdrehen des Handgriffs eliminiert bzw. nahezu vollständig eliminiert. Der Freilaufmechanismus ermöglicht einen widerstandslosen Rücklauf beim Nachfassen. Bei einer Betätigung in Anzugsrichtung blockiert der Freilaufmechanismus selbsthemmend und überträgt das Drehmoment. Die erfindungsgemäße Funktionsweise ermöglicht das Anziehen von ungespannten Schrauben bzw. Muttern. Auch Schraubverbindungen, bei denen ein sehr kleines Anzugsmoment erforderlich ist, können mit dem erfindungsgemäßen Drehmoment-Schraubendreher vorteilhaft hergestellt werden.
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Bei einer praktisch besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist der Freilaufmechanismus eine Innenwelle, einen Außenring, einen Schaltkäfig sowie zumindest einen Klemmkörper auf. Insbesondere handelt es sich bei dem Klemmkörper um eine Klemmrolle. Der Schaltkäfig ist auf einem Wellenabschnitt der Innenwelle angeordnet. Der Klemmkörper ist in eine Ausnehmung in einem Zylinderabschnitt des Schaltkäfigs angeordnet. Der Außenring ist zumindest mittelbar mit der Antriebswelle verbunden. Vorteilhaft ist der Außenring materialeinheitlich einstückig am abtriebsseitigen Ende der Antriebswelle ausgebildet. Vorzugsweise ist der Außenring Bestandteil einer Zylinderhülse mit einem Boden am abtriebsseitigen Ende der Antriebswelle. Am Außenumfang des Außenrings ist ein umlaufender Ringbund vorgesehen. Dieser wirkt mit einem Anschlag in einem Aufnahmeabschnitt des Handgriffs zusammen und sichert die axiale Lage der Antriebswelle im Handgriff.
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Der Klemmkörper ist zwischen der Innenwelle und dem Außenring angeordnet. In einer Klemmstellung überträgt der Klemmkörper ein Drehmoment zwischen dem Außenring und der Innenwelle. Der Klemmkörper stützt sich an einer Planfläche des Wellenabschnitts und an einer Innenumfangsfläche des Außenrings ab. Bei einer Drehbewegung in Leerlaufrichtung gleitet der Klemmkörper an den Laufflächen von Innenwelle und Außenring.
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Erfolgt eine Drehbewegung des Handgriffs in Anzugsrichtung entsteht Kraftschluss durch Haftreibung an den Kontaktflächen zwischen der Planfläche des Wellenabschnitts und der Innenumfangsfläche des Außenrings. Das Drehmoment wird über den bzw. die Klemmkörper übertragen. Eine Antriebsbewegung mit wiederholtem Richtungswechsel wird schrittweise in eine gleichgerichtete Drehrichtung auf die Abtriebsseite bzw. den Abtrieb in Klemmrichtung übertragen. Wechselt die Drehrichtung von der Klemmrichtung in die Leerlaufrichtung erfolgt eine Rückstellung ohne Drehmomentübertragung.
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Der Freilaufmechanismus ist umschaltbar. Der Drehmoment-Schraubendreher weist eine Neutralstellung auf, in der ein Drehmoment in beide Drehrichtungen übertragbar ist. In der Neutralstellung arbeitet der erfindungsgemäße Drehmoment-Schraubendreher wie ein konventioneller Schraubendreher. Durch Umschalten des Freilaufmechanismus kann dieser zwischen einer ersten Klemmstellung und einer zweiten Klemmstellung wechseln und damit die Anzugsrichtung eingestellt werden. Zur Umschaltung des Freilaufmechanismus ist der Schaltkäfig gegenüber der Innenwelle und/oder dem Außenring verdrehbar. Dadurch ist der Klemmkörper aus der Neutralstellung, in der ein Drehmoment in beide Drehrichtungen übertragbar ist, in die erste Klemmrichtung oder die zweite Klemmstellung bewegbar. In der ersten Klemmstellung erfolgt eine Drehmomentübertragung in eine Drehrichtung (Anzugsrichtung). In der zweiten Klemmstellung erfolgt eine Drehmomentübertragung in eine zweite Drehrichtung (Löserichtung). In der jeweiligen Gegenrichtung (Freilaufrichtung) von der ersten Drehrichtung oder der zweiten Drehrichtung erfolgt jeweils keine Drehmomentübertragung. Der Drehmomentmechanismus kann in der Freilaufrichtung leerlaufend zurückgedreht werden.
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Damit der Schaltkäfig nicht selbsttätig seine Schaltstellung bzw. die jeweilige Klemmstellung verändern kann, sind Rastvorrichtungen vorgesehen, welche dafür eingerichtet und bestimmt sind, den Schaltkäfig in der Neutralstellung, der ersten Klemmstellung oder der zweiten Klemmstellung lagezusichern.
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Insbesondere weist eine Rastvorrichtung ein Rastelement auf, welches in einer Radialbohrung der Innenwelle angeordnet ist. Das Rastelement wirkt mit einer Feder zusammen, welche in der Radialbohrung eingesetzt ist und gegen das Rastelement wirkt, so dass dieses federelastisch nach außen aus der Radialbohrung belastet ist. Der Schaltkäfig weist Rasten auf, in welche das Rastelement in der jeweiligen Klemmstellung bzw. Neutralstellung widerlagernd zum Eingriff gelangt. Die Kontur der Raste ist auf die Außengeometrie des Rastelements abgestimmt. Insbesondere handelt es sich bei dem Rastelement um eine Kugel.
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Die Umschaltung des Freilaufmechanismus erfolgt über einen Schaltkörper, der dazu eingerichtet und bestimmt ist, den Schaltkäfig umzuschalten. Die Umschaltung erfolgt durch eine Drehbewegung des Schaltkörpers um die Längsachse des Drehmoment-Schraubendrehers. Insbesondere handelt es sich bei dem Schaltkörper um einen Schaltring oder eine Schaltscheibe. Diese kann manuell betätigt werden. Durch Drehung des Schaltkörpers wird der Schaltkäfig in eine Klemmstellung oder die Neutralstellung bewegt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass am antriebswellenseitigen Endabschnitt der Innenwelle ein Bund vorgesehen ist, welcher sich an einem Boden des Außenrings abstützt.
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Des Weiteren ist am antriebswellenseitigen Endabschnitt der Innenwelle ein Zapfen vorgesehen, welcher in eine zentrische Bohrung im Boden des Außenrings ragt. Um beim Gebrauch des Freilaufs eine Änderung des Schaltzustandes durch auftretende Reibmomente zu verhindern, stützt sich der Bund der Innenwelle am Boden des Außenrings ab. Dadurch wird ein Reibmoment zwischen Schaltkäfig und Außenring vermieden und ein Umschalten verhindert. Der in die Bohrung im Boden des Außenrings ragende Zapfen zentriert die Anordnung und verhindert eine Schrägstellung.
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Die axiale Sicherung des Freilaufmechanismus erfolgt durch einen Deckel. Der Deckel ist abtriebsseitig des Schaltkäfigs angeordnet und am bzw. im Handgriff festgelegt. Der Schaltkäfig weist einen Bundkörper auf, welcher sich am Deckel abstützt.
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Der Deckel wird ausgerichtet in das abtriebsseitige Ende des Handgriffs in eine Aussparung eingelegt. Anschließend wird der Deckel durch eine Drehbewegung relativ zum Griff befestigt. Der Deckel weist einen Stutzenabschnitt auf. Am Stutzenabschnitt sind Fügeelemente, insbesondere Schneidzähne oder Schneidleisten vorgesehen. Beim Drehen des Deckels zu dessen Montage arbeiten sich die Fügeelemente in den Werkstoff des Handgriffs ein. Zur Montage bzw. zur Erleichterung des Montagevorgangs kann der Deckel mit Angriffsflächen, beispielsweise einem Schlitz, versehen sein, in welchem ein Werkzeug eingreifen kann. Um ein Überdrehen zu vermeiden verfügen der Handgriff und der Deckel über zusammenwirkende Anschlagflächen. Weiterhin sind am Handgriff und am Deckel Rastelemente vorgesehen, damit sich die Verbindung zwischen Handgriff und Deckel nicht selbsttätig lösen kann. Beim Eindrehen des Deckels wird dieser reib- und formschlüssig im vorderen Zylinderabschnitt des Handgriffs festgelegt. Vorzugsweise besteht der Handgriff aus einem Kunststoff, wohingegen der Deckel aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Innenwelle einen Abtriebsabschnitt aufweist, welcher mit dem Abtrieb koppelbar ist oder an welchem der Abtrieb ausgebildet ist. Der Abtriebsabschnitt kann als Außenmehrkant ausgeführt sein mit einem Haltesystem für Werkzeuge, beispielsweise Nüsse oder Bitaufnahmen. Weiterhin kann der Abtriebsabschnitt als Innenmehrkant ausgebildet sein.
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Der Abtrieb umfasst vorzugsweise ein Werkzeug-Haltesystem.
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Eine für die Praxis besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der Abtriebsabschnitt eine Innenmehrkantaufnahme sowie im Bereich der Innenmehrkantaufnahme einen quer zur Längserstreckung des Abtriebsabschnitts orientierten Schlitz aufweist. Das Werkzeug-Haltesystem weist eine auf dem Abtriebsabschnitt begrenzt verlagerbar angeordnete Zughülse auf. Die Zughülse ist konzentrisch zum Abtriebsabschnitt angeordnet und besitzt einen vorderen Bund und einen hinteren Stopfenkörper. Die Rastfeder besitzt einen Wendelabschnitt sowie einen geraden Schenkel. Mit dem Wendelabschnitt umgreift die Rastfeder den Abtriebsabschnitt außen. Der Wendelabschnitt stützt sich an einem Ringelement ab. Der Schenkel ist dafür bestimmt und eingerichtet, mit einem in die Innenmehrkantaufnahme eingesetzten Werkzeug, insbesondere einem Bit, widerlagernd zu halten. Der Schenkel der Rastfeder greift durch den Schlitz in die Innenmehrkantaufnahme. Dadurch kann der gerade Schenkel der Rastfeder in eine genormte Rastnut eines Werkzeugs, insbesondere eines Bits, einrasten und einen in die Innenmehrkantaufnahme eingeführten Bit fixieren. Auf der der Rastfeder gegenüber liegenden Seite des Ringelements ist eine Druckfeder angeordnet. Die Druckfeder ist dafür vorgesehen, ein auftretendes Spiel zu verhindern, wenn ein Werkzeug, insbesondere ein Bit, in die Innenmehrkantaufnahme eingesetzt ist. Die Druckfeder hat die Aufgabe, die Zughülse permanent leicht nach hinten zu drücken. Hierzu wirkt die Druckfeder gegen den endseitigen Stopfen der Zughülse. Die Zughülse und der Stopfen sind miteinander verpresst und bilden eine feste Einheit.
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Um ein Werkzeug aus der Innenmehrkantaufnahme herauszunehmen, wird das Werkzeug-Haltesystem entriegelt. Hierzu wird die Zughülse zurückgezogen. Die Rastfeder ist durch Zurückziehen der Zughülse entriegelbar, indem eine Innenkante des vorderen Bunds der Zughülse die Rastfeder beim Zurückziehen verlagert, so dass der gerade Schenkel aus der Halteposition bewegt wird und ein aufgenommenes Werkzeug freigibt.
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Der Schlitz im Abtriebsabschnitt ist von der Innenseite der Innenmehrkantaufnahme schräg nach hinten gerichtet und verläuft bis zur Außenseite des Abtriebsabschnitts.
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Eine den erfindungsgemäßen Drehmoment-Schraubendreher insgesamt anwendungstechnisch und funktional verbessernde Ausgestaltung sieht vor, dass die Einstellvorrichtung eine vorspannbare Druckfeder, eine Stellmutter und eine Stellschraube aufweist. Zur Einstellung eines Drehmoments wirkt die Einstellvorrichtung mit einem um die Längsachse des Handgriffs verdrehbaren Stellkörper zusammen.
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Eine weitere funktional und anwendungstechnisch vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Auslösemechanik eine Kupplung aufweist, welche bei Erreichen eines eingestellten Drehmoments die Drehmomentübertragung unterbricht. Die Kupplung weist ein erstes Kupplungsteil und ein zweites Gegenkupplungsteil auf, welche über eine Verzahnung formschlüssig gekoppelt sind. Das erste Kupplungsteil wirkt mit dem zweiten Gegenkupplungsteil zusammen und wird durch die Druckfeder belastet. Das erste Kupplungsteil und das zweite Gegenkupplungsteil sind über eine Verzahnung formschlüssig gekoppelt. Die Zähne sind schräg ausgebildet und haben insbesondere eine helixförmige Zahnkontur. Sobald ein Gegenmoment am Abtrieb anliegt und dieses auf die Antriebsseite übertragen wird, bewegen sich die beiden Kupplungselemente entlang der Kontaktflächen an den Zähnen auseinander. Diese Bewegung erfolgt entgegen der Federkraft der Druckfeder, wobei das am Handgriff eingeleitete Drehmoment sowie das Gegenmoment vom Betrag identisch sind. Ab einem eingestellten Drehmoment (Auslösedrehmoment) haben sich das erste Kupplungsbauteil und das zweite Gegenkupplungsbauteil so weit auseinanderbewegt, dass der Formschluss zwischen den beiden Bauteilen aufgehoben wird. Dadurch wird die Einleitung eines höheren Drehmoments am Abtrieb unterbunden und die Verzahnung rastet in die nachfolgende Position ein. Wird das am Handgriff eingeleitete Drehmoment nicht reduziert, wiederholt sich dieser Vorgang. Erst wenn das Drehmoment am Handgriff kleiner als das Auslösedrehmoment ist, wird der Vorgang unterbrochen.
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Durch Erhöhen oder Verringerung der Federkraft der Druckfeder kann das gewünschte Auslösemoment der Auslösemechanik an der Kupplung proportional verändert werden. Diese Verstellung geschieht durch eine Drehbewegung der Stellschraube.
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Das jeweils eingestellte Drehmoment wird an der Anzeige nummerisch dargestellt. Hierzu ist bei dem erfindungsgemäßen Drehmoment-Schraubendreher ein in einem hohlzylindrischen Längenabschnitt des Handgriffs angeordnetes Ziffernrollenzählwerk vorgesehen.
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Des Weiteren besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Drehmoment-Schraubendrehers darin, dass eine Justieranordnung integriert ist, über welche eine Justierung der Drehmomenteinstellung durchführbar ist.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 einen erfindungsgemäßen Drehmoment-Schraubendreher in einer Seitenansicht;
- 2 einen Längsschnitt durch den Drehmoment-Schraubendreher;
- 3 einen Schnitt durch die Darstellung der 2 entlang der Linie A-A;
- 4 einen Schnitt durch die Darstellung der 2 entlang der Linie B-B;
- 5 einen Schnitt durch die Darstellung der 2 entlang der Linie C-C;
- 6 einen Schnitt durch die Darstellung der 2 entlang der Linie D-D;
- 7 einen Schnitt durch die Darstellung der 2 entlang der Linie E-E;
- 8 Bauteile des Drehmoment-Schraubendrehers in einer perspektivischen Explosionsdarstellung;
- 9 die Darstellung entsprechend der 8 in einer Seitenansicht;
- 10 eine Schnittdarstellung durch die Darstellung der 9 entlang der Linie F-F in einer perspektivischen Ansicht;
- 11 Bauteile des Drehmoment-Schraubendrehers in einer perspektivischen Explosionsdarstellung ohne Darstellung des Handgriffs;
- 12 die Darstellung von 11 in einer Seitenansicht;
- 13 einen Schnitt durch die Darstellung der Bauteile gemäß der 12 entlang der Linie G-G;
- 14 Bauteile des Freilaufmechanismus und des Abtriebs in einer Seitenansicht;
- 15 einen Schnitt durch die Darstellung entsprechend der 14 entlang der Linie H-H;
- 16 einen Schaltkäfig in einer Seitenansicht;
- 17 den Schaltkäfig in einer perspektivischen Ansicht schräg von vorne;
- 18 den Schaltkäfig in einer Ansicht von hinten;
- 19 Bauteile des Freilaufmechanismus und des Abtriebs in einer perspektivischen Explosionsdarstellung;
- 20 eine Stirnansicht auf die offene Seite des abtriebsseitigen Endes des Handgriffs;
- 21 die Stirnansicht auf das abtriebsseitige Ende des Handgriffs mit eingesetztem Freilaufmechanismus und positioniertem Deckel;
- 22 eine Ansicht entsprechend der Darstellung von 21 mit durch eine Drehung in das Ende eingeschraubten Deckel;
- 23 eine weitere Ausführungsform eines Drehmoment-Schraubendrehers in einer perspektivischen Explosionsdarstellung;
- 24 den Drehmoment-Schraubendreher gemäß der 23 in einer Seitenansicht und
- 25 einen Schnitt durch die 24 entlang der Linie I-I in einer Perspektive.
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Anhand der 1 bis 22 ist ein erfindungsgemäßer Drehmoment-Schraubendreher 1 sowie Bauteile davon beschrieben. Die 23 bis 25 zeigen eine Variante des Drehmoment-Schraubendrehers 1.
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Der Drehmoment-Schraubendreher 1 weist einen Handgriff 2 sowie eine Anzeige 3 für ein eingestelltes Drehmoment und einen Abtrieb 4 auf. Im Handgriff 2 integriert ist eine Einstellvorrichtung 5 zur Einstellung eines bestimmten Drehmoments bzw. eines definierten Auslösedrehmoments. Die Einstellvorrichtung 5 umfasst eine Stellmechanik mit einer vorspannbaren Druckfeder 6, die sich an einer im Handgriff 2 drehfest angeordneten Stellmutter 7 abstützt sowie eine Stellschraube 8. Durch Kompression bzw. Entspannung der Druckfeder 6 wird das gewünschte Drehmoment eingestellt.
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Die Einstellvorrichtung 5 und deren Stellmechanik wirkt mit einem Stellkörper 9 am Handgriff 2 zusammen. Der Stellkörper 9 ist relativ zum Handgriff 2 um dessen Längsachse LA drehbar. Durch Verdrehen des Stellkörpers 9 relativ zu dem feststehenden Teil des Handgriffs 2 wird das Drehmoment eingestellt. Um das jeweils eingestellte Drehmoment vor einem unbeabsichtigten Verstellen zu sichern, wird der Stellkörper 9 mittels einer Verriegelung 10 festgelegt, die über einen Verriegelungsknopf 11 betätigt wird.
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Der Abtrieb 4 des Drehmoment-Schraubendrehers 1 ist stirnseitig am Handgriff 2 angeordnet. Der Abtrieb 4 ist dafür ausgebildet, auswechselbare Werkzeuge aufzunehmen. Zur wechselbaren Aufnahme von unterschiedlichen Einsteckwerkzeugen in Form von Bits ist der Abtrieb 4 mit einem hierfür bestimmten Werkzeug-Haltesystem 12 ausgerüstet.
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Die Anzeige 3 für das Drehmoment weist einen in einem hohlzylindrischen Längenabschnitt 13 des Handgriffs 2 angeordneten Ziffernrollenzählwerk 14 auf mit mehreren hintereinander angeordneten Ziffernrollen 15, die durch ein Sichtfenster 16 im Handgriff 2 ablesbar sind.
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Die Drehmomentübertragung vom Handgriff 2 auf den Abtrieb 4 erfolgt über einen Drehmomentmechanismus 17. Der Abtrieb 4 ist drehmomentübertragbar mit einer Antriebswelle 18 gekoppelt. Die Antriebswelle 18 ist im Handgriff 2 gelagert und weist eine abtriebsseitige Zylinderhülse 19 mit einem Ringbund 20 sowie einen mittleren Achsabschnitt 21 und einen Endabschnitt 22 auf.
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Im Handgriff 2 ist eine Auslösemechanik 23 mit einer Kupplung 24 angeordnet, die bei Erreichen eines bestimmten Auslösedrehmoments die Drehmomentübertragung unterbricht. Die Kupplung 24 umfasst ein erstes Kupplungsbauteil 25 und ein zweites Gegenkupplungsbauteil 26. Wird über den Handgriff 2 ein Drehmoment eingeleitet, wird dieses auf das Kupplungsbauteil 25 übertragen. Das Kupplungsbauteil 25 wirkt mit dem Gegenkupplungsbauteil 26 zusammen und wird durch die Druckfeder 6 belastet. Das erste Kupplungsbauteil 25 und das zweite Gegenkupplungsbauteil 26 sind über eine Verzahnung 27 formschlüssig gekoppelt. Die Zähne des ersten Kupplungsbauteils 25 und die Zähne des zweiten Gegenkupplungsbauteils 26 sind schräg ausgebildet und haben eine helixförmige Zahnkontur. Durch die Helixform und die hierdurch vorgegebene Schraublinie ist eine geringe Flächenpressung zwischen dem ersten Kupplungsbauteil 25 und dem zweiten Gegenkupplungsbauteil 26 gewährleistet.
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Das zweite Gegenkupplungsbauteil 26 ist über eine Sechskantverbindung mit der Antriebswelle 18 radial gekoppelt und stützt sich am Boden 28 der Zylinderhülse 19 ab. Sobald ein Gegenmoment am Abtrieb 4 anliegt und dieses auf die Antriebswelle 18 übertragen wird, bewegen sich das erste Kupplungsbauteil 25 und das zweite Gegenkupplungsbauteil 26 entlang der Kontaktflächen an den Zähnen auseinander. Diese Bewegung erfolgt entgegen der Federkraft der Druckfeder 6, wobei das am Handgriff 2 eingeleitete Drehmoment sowie das Gegenmoment vom Betrag identisch sind. Ab einem eingestellten Drehmoment, also dem Auslösedrehmoment, haben sich das erste Kupplungsbauteil 25 und das zweite Gegenkupplungsbauteil 26 so weit auseinanderbewegt, dass der Formschluss zwischen den beiden Bauteilen aufgehoben wird. Dadurch wird die Einleitung eines höheren Drehmoments am Abtrieb 4 unterbunden und die Verzahnung 27 rastet in die nachfolgende Position ein. Wird das am Handgriff 2 eingeleitete Drehmoment nicht reduziert, wiederholt sich dieser Vorgang. Erst wenn das Drehmoment am Handgriff 2 kleiner als das Auslösedrehmoment ist, wird der Vorgang unterbrochen.
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Durch Erhöhen oder Verringerung der Federkraft der Druckfeder 6 kann das gewünschte Auslösedrehmoment der Auslösemechanik 23 an der Kupplung 24 proportional verändert werden. Diese Verstellung geschieht durch eine Drehbewegung der Stellschraube 8, die sich an einem Axiallager 29 abstützt. Das Axiallager 29 dient dazu, dass das aufzubringende Verstelldrehmoment an der Stellschraube 8 reduziert wird. Wenn an der Stellschraube 8 eine Drehbewegung ausgeführt wird, bewegt sich die verbundene Stellmutter 7 axial und verändert dabei die Vorspannung der Druckfeder 6, die sich an der Stellmutter 7 abstützt. Die Gewindedrehrichtung gibt dabei vor, welchen Effekt der jeweilige Drehsinn erzeugt. Damit sich beim Drehen der Stellschraube 8 die Stellmutter 7 nicht mitdrehen kann, ist diese im Handgriff 2 radial gefesselt. In Längsachse LA ist die Stellmutter 7 axial verlagerbar.
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Der Drehmoment-Schraubendreher 1 weist eine Justieranordnung 30 auf mit einer Justierkupplung 31 und einer Justierwelle 32. Über die Justieranordnung 30 kann eine Justierung des Auslösemoments vorgenommen werden. Über die Justierkupplung 31 und die Justierwelle 32 erfolgt des Weiteren die Drehmomentübertragung zur Einstellung bzw. Verstellung der Stellschraube 8 und damit die Einstellung des Auslösedrehmoments. Auf diese Weise wird der auf der Anzeige 3 über das Ziffernrollenzählwerk 14 angezeigte Einstellwert und das Auslösedrehmoment aufeinander abgeglichen.
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Die Antriebswelle 18 und der Abtrieb 4 sind über einen Freilaufmechanismus 33 gekoppelt. Der Freilaufmechanismus 33 weist eine Innenwelle 34 und einen Außenring 35 sowie einen Schaltkäfig 36 auf. Der Außenring 35 ist Bestandteil der Zylinderhülse 19 am abtriebsseitigen Ende 37 der Antriebswelle 18. Die Zylinderhülse 19 mit ihrem Außenring 35 und dem Boden 28 sowie der Ringbund 20 sind materialeinheitlich einstückiger Bestandteil der Antriebswelle 18.
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Des Weiteren umfasst der Freilaufmechanismus 33 Klemmkörper 38 in Form von Klemmrollen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel des Drehmoment-Schraubendrehers 1 sind zwei Klemmkörper 38 vorgesehen.
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Der Schaltkäfig 36 ist auf einem Wellenabschnitt 39 der Innenwelle 34 angeordnet. Die Klemmkörper 38 sind in Ausnehmungen 40 in einem Zylinderabschnitt 41 des Schaltkäfigs 36 angeordnet. Die Klemmkörper 38 stützen sich jeweils an einer Planfläche 42 des Wellenabschnitts 39 ab. Die beiden jeweils mit einem Klemmkörper 38 zusammen wirkenden Planflächen 42 liegen sich auf dem Zylinderabschnitt 41 diametral gegenüber. Am Außenring 35 stützen sich die Klemmkörper 38 an einer Innenumfangsfläche 43 des Außenrings 35 ab.
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In einer Klemmstellung übertragen die Klemmkörper 38 ein Drehmoment zwischen dem Außenring 35 und der Innenwelle 34. In Gegenrichtung wird kein Drehmoment übertragen. Der Handgriff 2 ist in Gegenrichtung leerlaufend. Eine Antriebsdrehbewegung des Handgriffs 2 mit wiederholtem Richtungswechsel wird schrittweise in eine gleichgerichtete Drehbewegung auf den Abtrieb 4 jeweils in Klemmrichtung übertragen.
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In einer Klemmstellung R für eine rechtsdrehende Drehbewegung bzw. einer Klemmstellung L für eine linksdrehende Drehbewegung liegen die Klemmkörper 38 an einer rechten bzw. einer linken Anlagekante 44 in einer Ausnehmung 40 des Schaltkäfigs 36 an. Die rechte bzw. linke Anlagekante 44 sorgt dafür, dass ein Zustand der Selbsthemmung eintritt und eine Drehmomentübertragung nur in eine Drehrichtung möglich ist, wohingegen in der Gegenrichtung ein Leerlauf vorliegt. Die Anlagekante 44 verringert den Freiraum eines Klemmkörpers 38, so dass dieser sich nicht zwischen Innenwelle 34 und Außenring 35 verkeilt. In dieser Drehrichtung kann die Mechanik widerstandslos zurückgedreht werden, wodurch ein komfortables Nachfassen möglich ist. In der Gegenrichtung blockiert der Mechanismus selbsthemmend.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel des Drehmoment-Schraubendrehers 1 sind zwei Klemmkörper 38 vorgesehen. Für jeden Klemmkörper 38 wird jeweils eine Planfläche 42 benötigt. Die beiden Planflächen 42 liegen am Wellenabschnitt 39 einander gegenüber im gleichen Abstand zur Längsachse LA.
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Der verbaute Schaltkäfig 36 dient zur Steuerung der Selbsthemmung.
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Der Schaltkäfig 36 kann in drei Schaltpositionen gestellt werden, um drei Betriebsstellungen des Freilaufmechanismus 33 einzustellen. Die Schaltpositionen geben eine Neutralstellung N sowie die erste Klemmstellung R für eine rechtsdrehende Betätigung und die zweite Klemmstellung L für eine linksdrehende Betätigung vor.
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In der Neutralstellung N gibt der Schaltkäfig 36 den Klemmkörpern 38 so viel Freiheit, dass der Mechanismus in jeder Drehrichtung nach rechts und nach links selbsthemmend blockiert und dadurch den Freilauf außer Betrieb nimmt. Der Drehmoment-Schraubendreher 1 überträgt sowohl rechtsdrehend als auch linksdrehend ein Drehmoment. In den beiden anderen Klemmstellungen R, L sorgt jeweils die rechte oder linke Anlagekante 44 in den Ausnehmungen 40 des Schaltkäfigs 36 dafür, dass eine Selbsthemmung nur noch in jeweils einer Drehrichtung funktioniert. Die Anlagekante 44 verringert den Freiraum der Klemmkörper 38, so dass die Klemmkörper 38 sich nicht zwischen Innenwelle 34 und Außenring 35 verkeilen. In dieser Drehrichtung kann der Freilaufmechanismus 33 widerstandslos zurückgedreht werden, was ein komfortables Nachfassen ermöglicht. In der Gegenrichtung blockiert der Freilaufmechanismus 33 selbsthemmend. Die zweite Klemmstellung L verändert lediglich die Betätigungsrichtung bzw. die Freilaufrichtung des Freilaufmechanismus 33. Damit kann der Drehmoment-Schraubendreher 1 je nach Anforderung zwischen Rechtsanzug, Linksanzug und Sperrfunktion in der Neutralstellung N eingestellt werden.
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Der Freilaufmechanismus 33 ist umschaltbar, wobei der Schaltkäfig 36 gegenüber der Innenwelle 34 und dem Außenring 35 verdrehbar ist. Dadurch werden die Klemmkörper 38 aus der Neutralstellung N, in der ein Drehmoment in beide Drehrichtungen (rechtsdrehend oder linksdrehend) übertragbar ist, in die erste Klemmstellung R oder in die zweite Klemmstellung L bewegt. In der ersten Klemmstellung R wird ein Drehmoment in die erste rechtsdrehende Drehrichtung (Anzugsrichtung) übertragen. In der zweiten Klemmstellung L erfolgt eine Drehmomentübertragung in die zweite linksdrehende Drehrichtung (Löserichtung). In der jeweiligen Gegenrichtung (Freilaufrichtung) von erster Drehrichtung und zweiter Drehrichtung erfolgt keine Drehmomentübertragung.
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Damit der Schaltkäfig 36 nicht selbsttätig seine jeweilige Schaltposition verändern kann, sind Rastvorrichtungen 45 vorgesehen, welche dafür eingerichtet und bestimmt sind, den Schaltkäfig 36 in der Neutralstellung N, der ersten Klemmstellung R oder der zweiten Klemmstellung L lagezusichern. Eine Rastvorrichtung 45 weist eine radial angeordnete Bohrung 46 in der Innenwelle 34 auf, in der sich ein durch eine Feder 47 belastetes Rastelement 48 in Form einer Kugel befindet. Am Schaltkäfig 36 sind Rasten 49 vorhanden. Das Rastelement 48 und die Rasten 49 wirken zusammen. Das Rastelement 48 kann in der jeweiligen Schaltposition in eine Raste 49 am Schaltkäfig 36 eingreifen und ein selbsttätiges Umschalten verhindern. Die Rasten 49 sind konfigurativ auf die Außenkontur eines Rastelements 48 angepasst. Insbesondere sind die Rasten 49 als kugelabschnittsförmige Vertiefungen im Schaltkäfig 36 ausgebildet. Die Bohrung 46, die Anlagenkanten 44 und die Rasten 49 müssen zu den Planflächen 42 der Innenwelle 34 lageorientiert sein. Der Schaltkäfig 36 wird mittels eines Sicherungsrings 50, der in einer umlaufenden Nut 51 der Innenwelle 34 angeordnet ist, axial gesichert.
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Um beim Gebrauch des Drehmoment-Schraubendrehers 1 eine Änderung des Schaltzustandes durch auftretende Reibmomente zu verhindern, stützt sich ein Bund 52 der Innenwelle 34 am Boden 28 der Zylinderhülse 19 ab. Dadurch wird ein entsprechendes Reibmoment zwischen Schaltkäfig 36 und Außenring 35 vermieden und ein Umschalten verhindert. Der Bund 52 ist am antriebswellenseitigen Endabschnitt der Innenwelle 34 vorgesehen. Am Ende des Bunds 52 befindet sich zusätzlich ein Zapfen 53, der in eine Bohrung 54 im Boden 28 eintaucht. Aufgabe dieses Zapfens 53 ist eine Schrägstellung zwischen Außenring 35 und Innenwelle 34 zu verhindern bzw. zu begrenzen.
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Die axiale Sicherung des Freilaufmechanismus 33 erfolgt über einen Deckel 55. Der Deckel 55 selbst ist im Handgriff 2 befestigt. Der Deckel 55 ist abtriebsseitig des Schaltkäfigs 36 angeordnet und am Handgriff 2 bzw. im Handgriff 2 festgelegt. Der Schaltkäfig 36 weist einen Bundkörper 56 auf, an welchem sich der Deckel 55 abstützt. Der Deckel 55 besitzt einen Stutzenabschnitt 57. Am Stutzenabschnitt 57 sind Fügeelemente 58 vorgesehen in Form von Schneidzähnen. Diese sind zur reib- und formschlüssigen Festlegung des Deckels 55 in einem vorderen Zylinderabschnitt 59 des Handgriffs 2 ausgestaltet. Der Deckel 55 wird ausgerichtet in eine im vorderen Zylinderabschnitt 59 vorgesehene Aussparung 60 eingelegt. Durch eine anschließende Drehbewegung relativ zum Handgriff 2 arbeiten die sich am Außenumfang des Stutzenabschnitts 57 angeordnete Fügeelemente 58 schraubend in das Material des Handgriffs 2 ein. Dazu verfügt der Deckel 55 über einen Schlitz 61, in dem ein entsprechendes Werkzeug eingreifen kann. Um ein Überdrehen zu vermeiden, sind am Handgriff 2 und am Deckel 55 Anschlagflächen 62 vorgesehen. Zusätzlich sind am Handgriff 2 und am Deckel 55 Rastelemente 63 vorgesehen, damit sich die Verbindung nicht selbsttätig lösen kann.
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Der Handgriff 2 ist aus Kunststoff gefertigt, wohingegen der Deckel 55 aus einem metallischen Werkstoff besteht.
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Am Innendurchmesser des Deckels 55 ist eine Nut 64 vorhanden. Diese dient dazu, an Mitnehmern 65 des Schaltkäfigs 36 vorbeizukommen. Die Mitnehmer 65 werden benötigt, um eine radiale Verbindung zu einem Schaltkörper 66 herzustellen. Der Schaltkörper 66 ist insbesondere als Schaltscheibe ausgeführt. Mit Hilfe des Schaltkörpers 66 kann der Schaltkäfig 36 umgeschaltet werden, wobei der Schaltkörper 66 zwei Funktionen erfüllt. Zum einen wird der Deckel 55 durch den Schaltkörper 66 abgedeckt, zum anderen sorgt der Schaltkörper 66 für einen besseren Schaltkomfort, da der Schaltkörper 66 über einen größeren Umfang verfügt und zusätzlich mit einer äußeren Profilierung versehen sein kann. Die axiale Sicherung des Schaltkörpers 66 erfolgt über Rastnasen 67, die in entsprechende Aussparungen 68 im Schaltkäfig 36 einrasten.
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Die Innenwelle 34 weist einen Abtriebsabschnitt 69 auf, welcher mit dem Abtrieb 4 koppelbar ist oder an welchem der Abtrieb 4 ausgebildet ist.
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Bei dem anhand der 1 bis 22 erläuterten Drehmoment-Schraubendreher 1 weist der Abtrieb 4 ein Werkzeug-Haltesystem 12 auf.
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Der Abtriebsabschnitt 69 weist eine Innenmehrkantaufnahme 70 auf. Diese ist dafür vorgesehen, einen Mehrkantabschnitt 71 eines Werkzeugs 72, insbesondere eines Schrauber-Bits, aufzunehmen. Im Bereich der Innenmehrkantaufnahme 70 weist der Abtriebsabschnitt 69 eine quer zur Längserstreckung des Abtriebsabschnitts 69 orientierten Schlitz 73 auf. Der Schlitz 73 verläuft von der Innenseite 74 der Innenmehrkantaufnahme 70 schräg nach hinten gerichtet bis zu einer Außenseite 75 des Abtriebsabschnitts 69.
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Das Werkzeug-Haltesystem 12 weist des Weiteren eine auf dem Abtriebsabschnitt 69 begrenzt verlagerbar angeordnete Zughülse 76 und eine Rastfeder 77 auf. Die Zughülse 76 besitzt einen vorderen Bund 78 und umschließt mit einer Öffnung 79 das vordere Ende des Abtriebsabschnitts 69 umfangseitig. Ein hinterer Stopfenkörper 80 ist mit der Zughülse 76 verpresst und fest verbunden. Antriebswellenseitig weist der Stopfenkörper 80 eine radiale Ausnehmung 81 auf. Mit dieser kann er einen Mittelabschnitt 82 der Innenwelle 34 radial umgreifen und beim Zurückziehen der Zughülse 76 begrenzt über den Mittelabschnitt 82 geführt werden.
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Die Rastfeder 77 besitzt einen Wendelabschnitt 83 sowie einen geraden Schenkel 84. Die Rastfeder 77 ist mit dem Wendelabschnitt 83 auf dem Abtriebsabschnitt 69 geführt und umgreift diesen außen. In einer Nut 85 im Abtriebsabschnitt 69 ist ein Ringelement 86 in Form eines Sicherungsrings angeordnet. An dem Ringelement 86 stützt sich der Wendelabschnitt 83 ab. Der gerade Schenkel 84 greift durch den Schlitz 73 bis in die Innenmehrkantaufnahme 70. Der Schenkel 84 ist dafür bestimmt und eingerichtet, ein in die Innenmehrkantaufnahme 70 eingesetztes Werkzeug 72 widerlagernd zu halten. Der Schenkel 84 der Rastfeder 77 rastet hierzu in die genormte Rastnut 87 eines Werkzeugs 72 ein.
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Auf der der Rastfeder 77 gegenüber liegenden Seite des Ringelements 86 ist eine Druckfeder 88 angeordnet. Die Druckfeder 88 ist dafür vorgesehen, ein auftretendes Spiel zu verhindern, wenn ein Werkzeug 72 in die Innenmehrkantaufnahme 70 eingesetzt ist und für einen Spalt zwischen einer vorderen Innenkante 89 der Zughülse 76 und der Rastfeder 77 sorgt. Die Druckfeder 88 hat die Aufgabe, die Zughülse 76 über den Stopfenkörper 80 permanent leicht nach hinten zu drücken. Die anliegende Federkraft ist so gering, dass die Rastfeder 77 davon nicht beeinflusst wird.
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Durch Zurückziehen der Zughülse 76 wird die Rastfeder 77 entriegelt. Dabei zieht eine Innenkante 89 der Zughülse 76 die Rastfeder 77 entlang des Schlitzes 73 zurück und gibt ein Werkzeug 72 frei.
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Der in den 23 bis 25 dargestellte Drehmoment-Schraubendreher 1 weist einen Abtrieb 4 auf mit einem Abtriebsabschnitt 69, an welchem ein Außenmehrkant 90 ausgebildet ist. Am Abtriebsabschnitt 69 mit dem Außenmehrkant 90 ist eine Rastanordnung 91 integriert. Der Abtrieb 4 mit dem Außenmehrkant 90 und der Rastanordnung 91 ist dafür bestimmt und eingerichtet, marktgängige Werkzeuge, beispielsweise Schraubnüsse, aufzunehmen und anzutreiben.
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Ansonsten entspricht die Ausführungsform des Drehmoment-Schraubendrehers 1 mit seiner Einstellvorrichtung 5 zur Einstellung eines Drehmoments sowie dem Drehmomentmechanismus 17 und dem Freilaufmechanismus 33 der zuvor beschriebenen Ausführung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehmoment-Schraubendreher
- 2
- Handgriff
- 3
- Anzeige
- 4
- Abtrieb
- 5
- Einstellvorrichtung
- 6
- Druckfeder
- 7
- Stellmutter
- 8
- Stellschraube
- 9
- Stellkörper
- 10
- Verriegelung
- 11
- Verriegelungsknopf
- 12
- Werkzeug-Haltesystem
- 13
- Längenabschnitt
- 14
- Ziffernrollenzählwerk
- 15
- Ziffernrolle
- 16
- Sichtfenster
- 17
- Drehmomentmechanismus
- 18
- Antriebswelle
- 19
- Zylinderhülse
- 20
- Ringbund
- 21
- Achsabschnitt
- 22
- Endabschnitt
- 23
- Auslösemechanik
- 24
- Kupplung
- 25
- Kupplungsbauteil
- 26
- Gegenkupplungsbauteil
- 27
- Verzahnung
- 28
- Boden v. 19
- 29
- Axiallager
- 30
- Justieranordnung
- 31
- Justierkupplung
- 32
- Justierwelle
- 33
- Freilaufmechanismus
- 34
- Innenwelle
- 35
- Außenring
- 36
- Schaltkäfig
- 37
- abtriebsseitiges Ende v. 19
- 38
- Klemmkörper
- 39
- Wellenabschnitt
- 40
- Ausnehmung
- 41
- Zylinderabschnitt
- 42
- Planfläche
- 43
- Innenumfangsfläche
- 44
- Anlagekante
- 45
- Rastvorrichtung
- 46
- Bohrung
- 47
- Feder
- 48
- Rastelement
- 49
- Rasten
- 50
- Sicherungsring
- 51
- Nut
- 52
- Bund
- 53
- Zapfen
- 54
- Bohrung
- 55
- Deckel
- 56
- Bundkörper
- 57
- Stutzenabschnitt
- 58
- Fügeelemente
- 59
- vorderer Zylinderabschnitt
- 60
- Aussparung
- 61
- Schlitz v. 55
- 62
- Anschlagflächen
- 63
- Rastelemente
- 64
- Nut
- 65
- Mitnehmer
- 66
- Schaltkörper
- 67
- Rastnasen
- 68
- Aussparungen
- 69
- Abtriebsabschnitt
- 70
- Innenmehrkantaufnahme
- 71
- Mehrkantabschnitt
- 72
- Werkzeug
- 73
- Schlitz
- 74
- Innenseite
- 75
- Außenseite
- 76
- Zughülse
- 77
- Rastfeder
- 78
- Bund
- 79
- Öffnung
- 80
- Stopfenkörper
- 81
- Ausnehmung
- 82
- Mittelabschnitt
- 83
- Wendelabschnitt
- 84
- Schenkel
- 85
- Nut
- 86
- Ringelement
- 87
- Rastnut
- 88
- Druckfeder
- 89
- Innenkante
- 90
- Außenmehrkant
- 91
- Rastanordnung
- LA
- Längsachse
- N
- Neutralstellung
- R
- erste Klemmstellung
- L
- zweite Klemmstellung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 9421675 B2 [0004]
- DE 29800921 U1 [0005]
- EP 0661139 B1 [0005]
- DE 102005034114 B9 [0006]
- DE 2503372 A1 [0008]
