DE2936634C2

DE2936634C2 - Schraubenwerkzeug mit Rücklaufsperre

Info

Publication number: DE2936634C2
Application number: DE19792936634
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-09-11
Filing date: 1979-09-11
Publication date: 1982-02-04
Also published as: DE2936634A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Schraubwerkzeug mit Rücklaufsperre, insbesondere kraftbetriebener Ratschenschlüssel, mit einem einen drehbaren Ring mit Außenverzahnung enthaltenden vor- und zurückdrehbaren Sehlüssclkopf und einem arn Schiüsselkopf gelagerten um eine Achse schwenkbaren Rastelement, das in der einen Drehrichtung des Schlüsselkopfes den Ring mitnimmt und ihn in der anderen Drehrichtung freigibt.

Es sind Schraubwerkzeuge dieser Art bekannt (DE-OS 26 31852, DE-OS 27 46 632), die von einem Hydraulikzylinder hin- und hergehend angetrieben werden. Diese Schraubgeräte weisen einen Schlüsselkopf auf, in welchem sich ein drehbarer R'ng befindet, der direkt oder über eine Nuß an einem Schraubenkopf befestigt werden kann. An dem Schlüsselkopf ist ein Rastelement schwenkbar gelagert, das in eine Außenverzahnung des Ringes eingreift und den Ring in der einen Drehrichtung des Schlüsselkopfes mitnimmt. In der anderen Drehrichtung des Schlüsselkopfes gleitet das Rastelement auf der Verzahnung des Ringes, so daß keine Mitnahme erfolgt.

Um eine volle Umdrehung des Schraubenkopfes zu erreichen, müssen zahlreiche Kolbenhübe durchgeführt werden. Wenn die Schraube noch nicht festgezogen ist.

hat die Kolbenzylindereinheit praktisch keinen Widerstand zu überwinden, arbeitet jedoch im wesentlichen mit derselben Schraubgeschwindigkeit wie in der Phase des Festziehens der Schraube bei großem Schraubmoment. Die bekannten druckbetriebenen Kraftschrauber arbeiten daher relativ langsam, insbesondere dann, wenn eine Schraube um mehrere Umdrehungen gegen einen geringen Widerstand gedreht werden soll.

Das gleiche Problem tritt bei handbetriebenen Schraubgeräten auf, die mit einer Ratsche ausgestattet

2Π sind. Auch hier müssen mit dem Handgriff zahlreiche Hubbewegungen ausgeführt werden, um eine Schraube zu drehen, was einen erheblichen Zeitverlust bedeuten kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schraubwerkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die rlückbewegung des Schlüsselkopfes ausgenutzt wird, um die Schraube bei geringem Schraubwiderstand in Vorwär'sSrichtung weiterzudrehen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein in die Außenverzahnung des Ringes eingreifendes erstes Zahnrad an dem Schlüsselkopf gelagert ist, daß das erste Zahnrad über einen Freilauf mit einem zweiten Zahnrad gekoppelt ist, und daß das zweite Zahnrad an einem Spannelement abrollt.

J5 Bei einer Schwenkbewegung des Schlüsselkopfes in Arbeitsrichlung erfolgt die übliche Mitnahme des Ringes und damit des Schraubenkopfcs in Arbeitsrichtung. Dabei behält das erste Zahnrad seine Stellung in bezug auf den Ring bei, weil der Ring in dieser Phase über das Rasielement fest mit dem Schlüsselkopf gekoppelt ist. Das zweite Zahnrad rollt dagegen auf der Zahnstange ab. Die Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnrad ist :i glich, weil der die beiden Zahnräder miteinander koppelnde Freilauf in dieser Bewegungsphase in Freilaufrichtung betrieben wird.

Bei der Zurückbewegung des Schlüsselkopfes roll' das zweite Zahnrad an dem Spannelement in Gegenrichtung ab. Hierbei nimmt es über den Freilauf, der nunmehr in Mitnahmerichtung betrieben wird, das erste Zahnrad mit. Das erste Zahnrad, das sich jetzt gemeinsam mit dem zweiten Zahnrad dreht, treibt seinerseits den Ring an, und zwar in Vorwärtsrichtung. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Ring (und damit der Schraubenkopf) sowohl bei einer Vorwärtsbewegung des Schlüsselkopfes als auch bei der anschließenden Rückwärtsbewegung jeweils in Vorwärtsrichtung gedreht wird.

Die aus den beiden Zahnrädern und dem Spannelement bestehende Vorrichtung wirkt als zusätzliche Rücklaufsperre. Sie verhindert allerdings nicht nur eine Rückd^rehung des Ringes, sondern treibt dieser, sogar in Vorwärtsrichtung an.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfin-

t,5 dung ist das zweite Zahnrad koaxial mit dem ersten Zahnrad gelagert und hat einen kleineren Durchmesser als dieses. Hierdurch wird eine Übersetzung erreicht. Je kleiner das zweite Zahnrad, bezogen auf das erste

Zahnrad, ist, um so größer ist der Drehbereich des Ringes während der Zurückbewegung des Schlüsselkopfes. Hierbei wird also nicht nur die Rückbewegungsphase für eine Vorwärtsdrehung des Ringes ausgenutzt, sondern während der Rückbewegung des Schlüsselkopfes erfolgt eine erhebliche größere Weiterdrehung des Ringes als bei der Vorwärtsbewegung. Dies setzt allerdings voraus, daß an der Schraube noch kein großes Drehmoment zu überwinden ist

Tritt ein größeres Widerstandsmoment an der Schraube auf, dann kann die Rückhubvorrichtung außer Betrieb gesetzt werden, so daß das eigentliche Festziehen der Schraube gegen einen größeren Widerstand auf die bisherige Weise durch ausschließliche Mitnahme des Ringes durch das Rastelement erfolgt. Die Ausschaltung des Rückhubantriebs kann im einfachsten Fall manuell erfolgen, indem der Kraftfluß von dem Ring auf das erste Zahnrad, auf das zweite Zahnrad und die Zahnstange durch manuelle Verstellung unterbrochen wird.

Um den Rückdrehantrieb automatisch auszuschalten, kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Zahnstange von einer Feder in Längsrichtung abgestützt sein. Die Feder stellt eine Art Überlastsicherung für die Rückdrehbewegung des Schlüsselkopfes dar. Wenn das Widerstandsmoment an der Schraube zu grcß wird, wird die Zahnstange von dem zweiten Zahnrad zurückgedrückt. Das zweite Zahnrad kann dann nicht mehr auf einer feststehenden Zahnstange abrollen, sondern verschiebt die Zahnstange entgegen der Wirkung der Feder. Daher findet keine Vorwärtsdrehbewegung des Ringes mehr statt.

Vorzugsweise ist die Feder derart ausgebildet, daß ihre Federkraft über den gesamten Federweg im wesentlichen konstant ist. Eine solche Federcharakteristik hat beispielsweise eine Gasdruckfeder.

Damit die Zahnstange sich bei den Schwenkbewegungen des Schlüsselkopfes an das zweite Zahnrad anpassen kann und jederzeit mit diesem in Eingriff steht, kann in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß die Zahnstange an einem an dem Schlüsselkopf befestigten Gehäuseteil über eine Gelenkachse befestigt ist. Dies ermöglicht unterschiedliche Ausrichtungen der Zahnstange bzw. der Feder. Alternativ kann die Zahnstange auch gebogen ausgeführt sein, so daß sie eine Abrollkurve für das zweite Zahnrad bildet. In diesem Fall ist eine gelenkige Anbringung der Zahnstange bzw. der Feder an dem Gehäuseteil nicht erforderlich. Die Montage kann in diesem Fall fest sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Rastelement an einem Lenker gelagert, der schwenkbar an dem Schlüsselkopf montiert ist und gemeinsam mit dem Lenker einen Kniehebelmechanismus bildet. Dadurch wird erreicht, daß die Achse des Rasteleinenies in dem Schlüsselkopf in einer Bahn geführt ist, deren eines Ende einen größeren Abstand von der Ringachse hat als das andere Ende. Zwischen den beiden Positionen »Leerlauf« und »Mitnahme« wird das Rastelement nicht in erster Linie um seine Achse geschwenkt, sondern die Achse wird insgesamt entlang der Bahn verschoben. Diese Verschiebung geschieht dadurch, daß die Bahn des Kniepunktes des Kniehebelmechanismus eine radial zur Ringachse verlaufende Komponente hat.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen schemctischen Längsschnitt durch einen Schlüsselkopf sowie eine Seitenansicht des zugehörigen Antriebsmechanismus bei einem hydraulisch oder pneumatisch betriebenen Kraftschrauber,
Fig. 2 eine Detailansicht des Schlüsselkopfes nach F ι g. 1 aus Richtung des Pfeiles II und

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie IH-Hl der Fig. 1.

Das dargestellte SchrauDwerkzeug weist einen

ίο Schlüsselkopf 10 und eine Kolbenzylindereinheit 11 auf. Die Kolbenstange 12 der Kolbenzylindereinheit 11 ist über einen Gelenkzapfen 13 mit radial abstehenden Ansätzen 14 des Schlüsselkopfes verbunden, von denen in Fig. 1 nur einer sichtbar ist. Die beiden Ansätze 14 verlaufen parallel zueinander und schließen zwischen y.ch das vordere Ende der Kolbenstange 12 ein.

In dem Schlüsselkopf 10 ist ein Ring 15 drehbar gelagert, der eine Außenverzahnung 16 aufweist. Im Innern des Ringes 15 ist eine Keilverzahnung 17 vorgesehen, in die eine Schlüsselnuß od. dgl. verdrehungssicher eingesetzt werden kann. Die Öffnung 18. die von der Keilverzahnung 17 umschlossen wird, ist durchgehend, so daß die Schlüsselnuß wahlweise von jeder der beiden Seiten her eingesetzt werden kann.

Der Schlüsselkopf 10 ist an einem Gehäuse 19, das aus zwei parallelen Blechen 20 besteht, drehbar gelagert. Das rückwärtige Ende des Gehäuses 19 ist an dem rückwärtigen Ende des Zylinders der Kol'oenzylmdereinheit 11 derart befestigt, daß die Koibenzylinderein-

■50 heit 11 kleine Schwenkbewegunger. ausführen kann. Die Unterseiten der Platten 20 sind durch eine querlaufende Platte 21 miteinander verbunden. An der Querplatte 21 ist über einen Gelenkzapfen 23 eine Pendelstütze 22 befestigt, deren (nicht dargestelltes) freies Ende an einen

3:> Festpunkt angesetzt werden kann.

Der Schlüsselkopf 10 weist zwischen den Platten 20 /wsi weitere parallele Ansätze 24 auf, zwischen denen ein Lenker 25 mit einem Gelenkzapfen 26 gebgert ist. Der Lenker 25 weist in Richtung auf den Ring 15, jedoch nicht auf den Mittelpunkt des Ringes, sondern auf einen Punkt, der auf der Linie zwischen dem Mittelpunkt des Ringes und dem Gelenkzapfen 13 liegt. In der Nähe des dem Ring 15 zugewandten Endes des Lenkers 25 befindet sich ein weiterer Gelenkzapfen 27, an dem das Rastelement 28 gelagert ist. Das Rastelement 28 stützt sich mit einer konkaven Kreissegmentfläche 29, die eine Stirnverzahnung aufweist, an dem Außenumfang des Ringes 15 ab. Dabei kann die Stirnverzahnung des Ra.stelementes 28 in die Außenverzahnung des Ringes 15 eingreifen.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, bildet der Lenker 25 mit dem Rastelement 28 einen Kniehebelmechanismus. Wenn der Ring 15 sich im Uhrzeigersinn dreht, greift seine Außenverzahnung in die Stirnverzahnung des Rastelementes 28 ein, so daß das Rastelement eine weitere Drehung des Ringes 15 verhindert und der Kniehebelmechanismus 25,28 gespannt wird.

Wenn der Ring 15 sich im Gegenuhrzeigersinn dreht, kommt seine Verzahnung mit der Stirnverzahnung des

bO Rastelementes 28 außer Eingriff, so daß diese Bewegung durrh das Rastelement nicht behindert wird.

Zwischen die Ansätze 14 des Schlüsselkopfes 10 ragt uine Zahnstange 30. Das rückwärtige Ende der Zahnstange ist durch eine Gasfeder 31 verlängert und

hi über einen Gelenkzapfen 32 mit den Platten 20 verbunden. Die Zahnstange 30 und die die Zahnstange 30 axial abstützende Feder 31 können um den Gelenkzapfen 32 herum geschwenkt werden.

Zwischen den Ansätzen 14 sind ein erstes Zahnrad 33 und ein zweites Zahnrad 34 koaxial zueinander auf einer gemeinsamen Achse 35 gelagert. Das erste Zahnrad 33 besteht aus zwei im Abstand voneinander angeordneten Teilen 331 und 332, zwischen denen sich das zweite Zahnrad 34 befindet (F i g. 2). Die beiden Zahnräder 33 und 34 sind durch einen Freilauf miteinander gekoppek, der bei einer Drehung des zweiten Zahnrades 34 im Uhrzeigersinn das erste Zahnrad 33 mitnimmt. Dieser Freilauf ist in Fig. 1 durch eine Rastklinke 36 angedeutet, die an dem zweiten Zahnrad 34 gelagert ist und mit ihrer Spitze schräg in eine Innenverzahnung 37 des ersten Zahnrades 33 eingreift. Die Rastklinke 36 wird von einer Feder 38 gegen die Innenverzahnung 37 gedrückt.

Die Zahnstange 30 verläuft durch den Zwischenraum zwischen den beiden Teilen 231 und 232 hindurch und steht mit ihrer Verzahnung ständig in Eingriff mit der Verzahnung des zweiten Zahnrades 34. Um dies zu erreichen, ist ein Führungsteil 39 vorgesehen, das an der Achse 35 gelagert ist und die Zahnstange 30 umgreift, jedoch einen Ausschnitt 40 aufweist, durch den hindurch die Verzahnung des ersten Zahnrades 33 mit der Verzahnung des Ringes 15 kämmen kann.

In F i g. 1 ist die Kolbenzylindereinheit 11 mit zurückgezogenem Kolben 12 dargestellt. Soll eine von dem Ring 15 gedrehte Schraube im Gegenuhrzeigersinn gespannt werden, dann erfolgt das Spannen während der Hubbewegungen des Kolbens 12. Dabei wird der Schlüsselkopf 10 im Gegenuhrzeigersinn gedreht. Weil bei dieser Drehbewegung der Kniehebelmechanismus 25, 28 gespannt wird, nimmt der Schlüsselkopf 10 den Ring 15 mit. Bei der Rückwärtsbewegung des Kolbens 12 würde normalerweise der Ring 15 stehenbleiben. Dy bei der Rückwärtsbewegung jedoch das /weile Zahnrad 34 auf der Zahnstange 30 abrollt, dreht sich das zweite Zahnrad 34 in Flichtung des Pfeiles 41. also im Uhrzeigersinn. Dabei greift die Rastklinke 36 in die Innenverzahnung 37 des ersten Zahnrades 33 ein und nimmt das erste /lahnrad mit. Das erste Zahnrad 33 dreht sich also ebenfalls im Uhrzeigersinn und verursacht eine Drehung des Ringes 15 im Gegenuhrzeigersinn, also in Vorwärtsrichtung. Während des Rückhubes des Kolbens 12 dreht sich der Ring 15 aKo ebenfalls in Vorwärtsrichtung.

Übersteigt das Widerstandsmoment der Schraube einen bestimmten Wert, dann hört während der Rückhübe des Kolbens 12 die Vorwärtsdrehung des Ringes 15 auf. Die Zahnstange 30 wird von dem ersten Zahnrad 34 entgegen der Wirkung der Gasfeder 31 zurückgedrückt. Sie bewegt sich erst bei dem nächsten Vorwänshub des Kolbens 12 wieder iiin.li vwi mc. In der Festziehphase der Schraube findet daher während des Rückhubes des Kolbens 12 keine Vorwärtsbewegung des Ringes 15 statt. In dieser Phase steht der Ring 15 vielmehr still.

Da das erste Zahnrad 33 einen größeren Durchmesser hat als das zweite Zahnrad 34, findet beim Rückhub des Kolbens 12 eine Übersetzung statt. Hierbei wird der Ring 15 um einen relativ großen Betrag, der von dem Übersetzungsverhältnis der Zahnräder 33, 34 abhängt,

ι gedreht. Der Rückhub des Kolbens 12 wird also für eine größere Vorwärtsbewegung des Ringes 15 (in Spannrichtung) ausgenutzt, solange das Widerstandsmoment der Schraube noch relativ klein ist.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den Kniehebelmechanismus 25, 28. Der Lenker 25 besteht aus zwei parallelen Armen 251, 252, die mit gegenseitigem Abstand voneinander angeordnet sind und zwischen die das Rastelement 28 ragt. Die Arme 251 und 252 sind durch den Gelenkzapfen 27 miteinander verbunden. Der

π Gelenkzapfen 27 trägt ein sphärisches Gelenkteil 43, das von einer sphärischen Lagerschale 44 umgeben ist, welche in einer Querbohrung des Rastelementes 28 befestigt ist. Das sphärische Lager 43, 44 ermöglicht eine geringfügige Querpendelung des Rastelementes 28,

das sich auf diese Weise frei einstellen kann, so daß seine Verzahnung voll in die Außenverzahnung 16 des Ringes 15 eindringen kann. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Verteilung der Rastkraft auf die Zahnflanken aller Beteiligten Zähne sowie über die gesamte Zahnbreite erreicht.

Um sicherzustellen, daß das Gerät in jeder Arbeitslage betriebsfähig ist, kann eine Feder vorgesehen sein, die das Rastelement 28 in Spannrichtung des Kniehebelmechanismus 25, 28 drückt. Eine derartige Feder ist aus

J» Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

Die Verzahnung des Ringes und die damit zusammenarbeitenden Verzahnungen sind als Feinverzahnungen ausgebildet. Damit ergeben sich kleine Abmessungen des Schlüsselkopfes. Mit dem Schraubwerkzeug können

)) sehr kleine Hübe präzise ausgeführt werden. Das Schraubwerkzeug kann mit einer kurzen Kolben-Zylindereinheit ausgestattet und in kleiner Bauweise mit geringem Gewicht ausgeführt werden.

Das Gelenk 23, mit dem die Pendelstütze 22 an dem

w Gehäuse 19 befestigt ist, ist vorzugsweise ein sphärisches Lager. Die Pendelstütze kann auch auf Zug beansprucht werden. Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform kann die Pendelstütze 22 auch am rückwärtigen Ende der Kolbenzylindereinheit 11

^J3 befestigt werden.

Anstelle der Zahnstange 30 und der Gasfeder 31 kann auch ein anderes Spannelement verwendet werden, z. B. ein federgespanntes Zahnrad oder ein Zahnsegment, oder auch ein Seilzug.

■"·" Das Prinzip der Mitnahme des Ringes und des Schraubenkopfes in Vorwärtsrichtung bei der Zurücku^.^.«.,.^«« Xor Hebels k«nn auch bei einem hendbetäripten Schraubwerkzeug eingesetzt werden. Hierbei wird zweckmäßigerweise außer dem Hebel ein zweiter

■» Handgriff oder ein Abstützteil zur Ableitung der Reaktionskraft an einen feststehenden Bezugspunkt verwandt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schraubwerkzeug mit Rücklaufsperre, insbesondere kraftbetriebener Ratschenschlüssel, mit einem einen drehbaren Ring mit Außenverzahnung enthaltenden vor- und zurückdrehbaren Schlüsselkopf und einem am Schlüsselkopf gelagerten, um eine Achse schwenkbaren Rastelement, das in der einen Drehrichtung des Schlüsselkopfes den Ring mitnimmt und ihn in der anderen Drehrichtung freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein in die Außenverzahnung ({6) des Ringes (15) eingreifendes erstes Zahnrad (33) an dem Schlüsselkopf (10) gelagert ist, daß das erste Zahnrad über einen Freilauf (36, 37) mit einem zweiten Zahnrad (34) gekoppelt ist, und daß das zweite Zahnrad (34) an einem Spannelement (30) abrollt.

2. Schraubwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Zahnrad (34) koaxial mit dem ersten Zahnrad (33) gelagert ist und einen kleineren Durchmesser hat als dieses.

3. Schraubwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement eine Zahnstange (30) ist, die an einem an dem Schlüsselkopf (10) befestigten Gehäuseteil (20) über eine Gelenkachse (32) abgestützt ist.

4. Schraubwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (30) von einer Feder (31) in Längsrichtung abgestützt ist.

5. Schraubwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (31) derart ausgebildet ist, daß ihre Federkraft über den gesamten Federweg im wesentlichen konstant ist.

6. Schraubwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (31) eine Gasfeder ist.

7. Schraubwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rasielement (28) an einem Lenker (25) gelagert ist, der schwenkbar an den Schlüsselkopf (10) montiert ist und gemeinsam mit dem Lenker (25) einen Kniehebelmechanismus (25,28) bildet.

8. Schraubwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlüsselkopf (10) zwischen zwei parallelen Gehäuseteilen (20) gelagert ist, die mit einer Pendelstütze (22) verbunden sind.