DE2248421A1 - Drehmomentabhaengig arbeitende einund ausrueckbare kupplung - Google Patents

Description

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN DIPL.-PHYS. DIPL-ING. 8 MÜNCHEN 25 · LIPOWSICYSTR. 10

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Ingersoll-Rand Oompany

Drehmomentabhängig arbeitende ein-- und ausrückbare Kupplung

Die Erfindung "betrifft eine auf das durcli sie übertragene Drehmoment ansprechende Kupplung, die die Kraftübertragung in beiden Drehrichtungen unter dem Einfluß unterschiedlicher Drehmomentbelastungen unterbricht. Soll eine solche Kupplung in Verbindung mit einem Werkzeug, z.B. einem Schraubendreher, benutzt werden, unterbricht sie die Kraftübertragung, sobald beim festziehen einer Schraube ein eingestellter Sollwert des Drehmoments erreicht wird, während sie es beim Lösen einer Schraube ermöglicht, ein größeres Dreh- ■ moment aufzubringen.

Die bis jetzt bekannten Kupplungen, die es ermöglichen, die Kraftübertragung bei beiden Dreinrichtungen beim Erreichen unterschiedlicher Drehmomente zu unterbrechen? sind von relar tiv komplizierter Konstruktion, ihre Herstellung ist teuer, und sie arbeiten im allgemeinen nicht zuverlässig= Bei mit

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Kugeln arbeitenden Kupplungen dieser Art sind gewöhnlich Kugeltaschen mit einer komplizierten Profilierung vorhanden, deren Herstellung schwierig ist, und die unter Einhaltung enger Toleranzen bearbeitet werden müssen, um das Ausrücken der Kupplung jeweils im richtigen Zeitpunkt zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine auf vorbestimmte Drehmomente ansprechende Kupplung zu schaffen, die in der beschriebenen Weise arbeitet, mit geringen Kosten herstellbar ist, zuverlässig arbeitet, mit Kugeln versehen ist, die ein Ausrücken der Kupplung in beiden Drehrichtungen bei verschiedenen Werten der Drehmomentbelastung bewirken^ und keine auf komplizierte vi/eise profilierten Kugeltaschen aufweist.

Zur lösung der genannten Aufgabe ist durch die Erfindung eine Konstruktion geschaffen worden, zu der eine Kupplung gehört, die zwei Kupplungsteile aufweist, welche gleichachsig angeordnet sind, und von denen das eine an seinem Umfang einen Satz von Nockenflächen aufweist, während das andere mit einem Satz von Öffnungen versenen ist, die sich gegenüber dem ersten Kupplungsteil nach aui3en erstrecken und eine die Nockenflächen umgebende Anordnung bilden. Ferner ist ein. Satz von Kupplungskugeln vorhanden, von denen je eine in jeder der Öffnungen angeordnet ist, und die Kupplung weist eine Federanordnung auf, die dazu dient, die Kupplungskugeln elastisch gegen die Nockenflächen zu drücken, um die Kupplungsteile aneinander zu verankern, damit sie ein Drehmoment übertragen können. Die Achsen der verschiedenen Öffnungen zum Aufnehmen der Kupplungskugeln verlaufen nicht in radialen Richtungen, sondern sie sind exzentrisch zur Achse des einen Kupplungateils angeordnet, so daß die Kupplungskugeln dann, wenn das Drehmoment in einer bestimmten Drehrichtung wirkt, auf ein kleineres Drehmoment ansprechen, als wenn das Drehmoment in der entgegengesetzten Drehrichtung wirkt.

Ein /Ausführungabeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

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Fig. 1 im Längsschnitt das-vordere Ende eines Schraubendrehers, der mit einer erfindungsgemäßen Kupplung ausgerüstet ist; ' .

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1} und

Fig. 3 in einer Fig. 2 ähnelnden, in einem noch etwas größeren Maßstab gezeichneten Darstellung schematisch die Wirkungsweise der' Kupplung bei jeder der beiden möglichen Drehrichtungen.

In Fig. 1 erkennt man das vordere Ende eines insgesamt mit 1 bezeichneten kraftbetätigten Schraubendrehers mit einem Gehäuse, zu dem ein mit einem Hauptkörper 3 verbundenes Vorderteil gehört. Der Hauptkörper 3 enthält einen nicht dargestellten Motor zum Antreiben einer drehbaren Antriebswelle 4, die in einem im vorderen Teil des Hauptkörpers 3 angeordneten Lager 5 drehbar gelagert ist. Im äußeren Ende des Vorderteils 2 ist ein Schraubendrehereinsatz 6 angeordnet, der von einem zum Aufnehmen der zu drehenden Schraube dienenden Führungsteil 7 umschlossen ist, das in dem Vorderteil 2 gleitend geführt und durch eine Feder 8 nach außen vorgespannt ist. Das Fiihrungsteil 7 "ist in dem Vorderteil 2 durch einen Zapfen 9 geradlinig geführt, der an einem das Vorderteil 2 umschließenden flexiblen ringförmigen Band bzw. einer Schelle 10 befestigt ist. Der bis jetzt beschriebene Teil der Konstruktion nach Fig. 1 ist bekannt. Die Antriebswelle 4 ist mit dem Schraubendrenereinsatz 6 durch eine insgesamt mit 12 bezeichnete Kupplung nach der Erfindung verbunden.

Zu der Kupplung 12 gehört ein Kupplungsantriebsteil 14, dessen hinteres Ende durch Kei'lbahnen mit der Antriebswelle 4 verbunden iot, und das in einem hohlen Buchsenteil bzw. einem Kupplungsabtriebsteil 15 drehbar gelagert ist. Das vordere Ende des antreibbaren Kupplungsabtriebsteils 15 trägt ein Futter 16 zum lösbaren Aufnehmen des hinteren Endes des üChraubendrehereinsatzes 6. Ein mittlerer Abschnitt 19 des .

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Antriebsteils 14 hat eine zylindrische Form und ist gemäß Fig. 1 in dem hohlen Buchsenteil bzw. dem Abtriebsteil 15 frei drehbar gelagert. Das hintere Ende des Abtriebateils 15 ist mit dem Antriebsteil 14 durch eine Kugel 17 verbunden, uie in einer Öffnung des Abtriebsteils 15 liegt und in einer Itingnut am Umfang des Antriebsteils 14 läuft. Die Kugel 17 wird in dem Abtriebsteil 15 durch einen das Abtriebsteil umachlieUenden King 18 in inrer Lage gehalten. §ie ermöglicht es den beiden Kupplungüteilen, sich relativ zueinander zu drehen, doch verhindert sie axiale .Relativbewegungen der beiden kupplungsteile. Das Futter 16 ist auf bekannte Weise mit einem ausrückbaren ßa^tglied, z.B. einer Kugel 20., versehen, damit der Schraubendrehereinsata 6 lösbar festgehalten werden icann. Das Hintere Ende des Einsatzes 6 stützt sich an einem sich diametral durch aas Abtriebsteil 15 erstreckenden Querstift 21 ab, durch den jede auf den Einsatz 6 wirkende, axial nach innen gerichtete Kraft auf das Abtriebstöil übertragen wird.

Das vordere Ende des Kupplungaantriebsteila 14 weist einen freien Endabschnitt 23 von quadratischer Querschnittsiorm auf. Die Seitenflächen 24 des Abschnitts oder Vierkants 23 kommen als Nockenflächen zur Wirkung und bilden einen Bestandteil der erfindungsgemäßen Kupplung. Das iKupplungsabtriebsteil 15 umgibt den Vierkant 23 und weist vier Öffnungen oder Bohrungen 25 auf, die sicii von innen nach außen erstrek- ken und in gleichmäßigen Winicelabeständen um die Achse des Abtriebs teils verteilt sind. Jede der Öffnungen 25 enthält eine Kupplungskugel 26, und alle vier Kupplungskugeln sind gegen die Nockenflächen 24 des Vierkante 23 durch ein äußeres Buciisenteil 2ö vorgespannt, das auf dem Kupplungsabtriebdteil gleitend geführt ist und nahe seinem hinteren Ende ..;uf seiner Innenweite eine konische Fläche 29 aufweist, die mit den Kugeln 26 zusammenarbeitet, um sie nach innen gegen die Nockenflächen 24 des Vierkants 23 zu drücken.

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Das konische Buchsenteil 28 wird gemäß Frg. 1 nach vorn durch eine Feder" 30 vorgespannt, die sich am hinteren Ende des Buchsenteils und mit ihrem anderen Ende an einem Sing 31 abstützt, der auf dem Kupplungsabtriebsteil 15 gleitend geführt ist und gemäß Fig." 1 mit Keilnuten 32 am Umfang des Abtriebsteils zusammenarbeitet. Der Ring 31 stützt sich an einer Ringmutter 33 ab, die auf ein Außengewinde am hinteren jinde des Abtriebsteils 15 aufgeschraubt ist und eine Rastkugel 34 enthält, die mit dazu passenden Vertiefungen des Rings 31 zusammenarbeitet, um die Rin^mutter 33 in der gewählten Stellung zu halten. Um die Mutter einzustellen, hält man sie fest, während man den Schraubendrehereinsatz 6 dreht, um das Kupplungsabtriebsteil 15 zu veranlassen, sich zu drehen, so daß sich die Mutter 33 längs des Abtriebsteils "bewegt, bis die Spannung der Feder 30 auf den gewünschten viert eingestellt ist. Durch Variieren der Spannung der Feder 30 läßt sich die Drehmomentbelastung einstellen, bei der sich die Kupplung 12 ausrückt, und zu diesem Zweck kann man die Ringmutter 33 festhalten und gleichzeitig den Einsatz ö mit'der Hand drehen. Um die Mutter 33 festzuhalten, führt man ein .Verkzeug in eine Öffnung des G-ehäuses des Schraubendrehers so ein, daß es in eine dazu passende, in Fig. 1 mit gestrichelten Linien angedeutete radiale Öffnung 36 eingreift. Um dies zu ermöglichen, muß man zuvor eine flexible Schelle 37 entfernen, die gemäß FLg. 1 das Gehäusevordertoil 2 nahe seinem hinteren Ende umschließt.

nachstehend ist die Y/irkungsweise der Kupplung 12 beim, hiinrüokeri zum übertragen eines Drehmoments näher erläutert. Die RuffaLn 26 werden elastisch nach innen gegen die ebenen IlockenfLachen 24 des VLerkants 23 vorgespannt, so daß sie die beiden KupplunjsteLLe 14 und 15 in Verbindung miteinander halten, solange dao durch die Kupx)Lung übertragene Drehmoment nicht so groß ist, daß die KugeLn 26 so weit nach außen gedrückt werden, daß sich der Vierkant 23 gegenüber dem Kupplungsabtrieböteil 15 drehen Kann. Das Drehmoment, da3 aufgebracht werden muß, um ein Ausrücken der Kupplung zu bewirken,

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richtet eich weitgehend nach der Kraft, welche die Kugeln nach innen gegen die ebenen Nockenf.lächen 24 drückt, und die durch die Spannkraft der Feder 30 bestimmt wird. V/ie erwähnt, kommen die ebenen flächen 24 als Nockenflächen zur wirkung, die die Kugeln 26 nach außen drücken, wenn die Kupplung 12 ausgerückt wird.

,/dreien die Aciuen der Öffnungen oder Bohrungen 25 des Kupplungsabtriebs teils 1d radial zu seiner Achse verlaufen, würde das ein Ausrücken der Kupplung bewirkende Drehmoment bei beiden Drehrich tungeri den gleichen viert haben. GeiaäJi der Erfindung ist es jedoch möglien, die Kupplung so auazuoLlden, daß sie bei beiden möglichen Drehrichtungen auf Drehmomente von unterschiedlicher Größe anspricht und ausgerückt wird; zu diesem Zweck werden die Achsen der'Öffnungen 25 gegenüber der Achse des Kupylungsab triebt» teils 15 versetzt bzw. exzentrisch angeordnet, d.h. die Achse jeder Öffnung 25 verläuft unter einem Winkel zu einer radialen Linie, die sich durch die Achoe des Kupplungsabtriebs teils 15 erstreckt.

Dieser Grundgedanke wird naoh3tobend anhand von Fig. erläutert, wo zwei verschiedene Stellungen einer der Kupp-LunÄSku-.oln 26 gezeigt sind, bei denen die Berührungspunkte zwischen der Kurtl und der ebenen Nockenflache 24 gleich v/eit von der MitteLlinie dieser Nockenfläche entfernt uind. Diese beiden Stellungen entsprechen den Stellungen, die die KufeL 26 einnimmt, wenn sie bei der einen bzw. der anderen Drehrlchtung der Nocl:en\virkung dor ebenen Fläche 24 ausgesetzt wird. Bei der im rechten Teil von Fig. 5 gezeigten, mit 26Il bezeichneten üteLLuiu· der Ku^o L dreht sieh der Vierkant 23 entgegen dem Uhrzeigersinne, und auf die Kugel. 26R wirken drei Kräfte, die sämtlich im rechten V/inkeL zu den mit dor Kugel zusatiimeiiarbe I tenden B'lachen zur wirkung kommen. Dir; ,/Lrkung dieser In U¹Ig. 3 vcanschaultchten Rrüfta v/ird Im L'oL-genden näher erLäuttirü.

Die konLiJcho Ij'LLu;Iu-j 2^f) übt eine in radialer Richtung v/irken:lo Kraft >⁽)U ml' die Kugel 2bii und den Vierkant 2> uiii.

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Die Vierkantfläche 24 erzeugt eine Kraft 4QR j die im rechten winkel zu dieser fläche wirkt, und an der w'andfläclie der Öffnung. 25. wirkt eine Kraft 4-1R im rechten Winkel zn dieser V/andf lache. Da diese Kräfte im Gleichgewicht stehen müssen» kann man sie in Mg. 3 durch das Dreieck .42R darstellen, bei dem die "beiden Kräfte 39R-und 4IR der Kraft 4OR das Gleichgewicht halten* Mit anderen Worten, die Kraft 4ÖH repräsentiert das Drehmoment, das auf die Kupplung aufgebracht werden muß* um ein Ausrücken der Kupplung bei einer Drehung des Vierkants 23 entgegen dem Uhrzeigersinne zu bevi/irken.

Die im linken Teil von Fig. 3 mit gestrichelten Linien angedeutete Kugel 26L repräsentiert die betreffende Kugel für den Fall, daß auf sie eine tööckenwirkung aufgebracht wird, während sich der Vierkant 23 im Uhrzeigersinne dreht, und das Dreieck 421 stellt die hierbei auf-die ivugel 26L wirkenden Kräfte dar. Man erkennt, daf5 die Kraft 4OL kleiner ist als die Kraft 4OR, woraus ersichtlich ist, daß das Drehmoment, das aufgebraciit werden muß, um die Kupplung 12 auszurücken, während sich der Vierkant 23 im Uhrzeigersinne dreht, kleiner ist als das bei einer Drehung des Vierkants entgegen .dem Uhrzeigersinne erforderliche Drehmoment. Dieser Unterschied zwischen den beiden Drehmomenten ist ausschließlich auf die Versetzung der Achsen der Offnungen 25 gegenüber der Achse der Kuppluiigsteile 14 und 15 bzw. darauf zurückzuführen, daß die Achsen der öffnungen 25 jeweils unter einem Winkel zu Radien der beiden Kupplungsteile verlaufen.

Ansprüchet

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Claims (2)

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   ANSPRÜCHE

   ΊD Drehmomentabhängig arbeitende Kupplung, dadurch g e kennzeichnet , daß zwei zum Üoertragen eines Drehmoments dienende Kupplungsteile (15» 23) gleichachsig angeordnet sind, daß das eine Kupplungsteil (23) an seinem Umfang mehrere miteinander verbundene Nockenflächen (24) aufweist, daß das andere Kupplungsteil (15) mit mehreren sich von dem einen Kupplungsteil weg erstreckenden, um die Nockenflächen herum angeordneten Öffnungen (25) versehen ist, daß ein Satz von Kupplungskugeln (26) vorhanden ist, von denen je eine in jeder der Offnungen angeordnet ist, daß ein Bauteil (28) vorhanden ist, das die Kupplungskugeln elastisch gegen die Nockenflächen vorspannt, um die beiden Kupplungsteile derart in einen aufhebbaren Eingriff miteinander zu bringen, daß die Übertragung eines Drehmoments zwischen den Kupplungsteilen möglich ist, und daß die die Kupplungskugeln enthaltenden Öffnungen so angeordnet sind, daß ihre Achsen unter einem Winkel zur Achse des einen Kupplungsteils (23) verlaufen und jeweils gegenüber dieser Achse versetzt sind, so daß die Kupplung während des Betriebs mit einer bestimmten Drehrichtung beim Auftreten eines Drehmoments ausgerückt wird, das sich von dem Drehmoment unterscheidet, bei dem die Kupplung bei der entgegengesetzten Drehrichtung ausgerückt wird.
2. 2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das eine Kupplungsteil (23) von dem anderen Kupplungsteil (15) umgeben ist.

   3· Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Achsen der öffnungen (25) in einer im rechten Winkel zur Achse der Kupplungsteile verlaufenden Ebene liegen.

   A. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Bauteil (28) als konischer Ring ausgebildet ist, der das andere Kupplungsteil (15) umgibt und mit den Kupplungskugeln (26) und einer ihn längs dieses Kupplungsteils in axialer Richtung vorspannenden Feder (30) zusam-■»„arbeitet. _ϊο982ο/οβ11