DE3139140A1

DE3139140A1 - "vorrichtung zur drehmomentbegrenzung"

Info

Publication number: DE3139140A1
Application number: DE19813139140
Authority: DE
Inventors: John A. 16415 Erie Pa. McKean
Original assignee: Titan Tool Co
Current assignee: Titan Tool Co
Priority date: 1980-12-29
Filing date: 1981-10-01
Publication date: 1982-08-12
Also published as: FR2509399A1; JPS57114321A; JPS6181822U; GB2090346B; US4371354A; DE3139140C2; CA1177293A; FR2509399B1; SG30485G; JPH0121703Y2; GB2090346A; HK43985A; MX153800A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Drehmomentbegrenzung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Derartige Vorrichtungen dienen dazu, auf Werkzeuge oder dergleichen ein Drehmoment zu übertragen, das einen vorgegebenen Höchstwert nicht überschreitet.

Es sind Vorrichtungen zur Drehmomentbegrenzung bekannt, die wenigstens zwei Hauptteile umfassen, die mit Hilfe einer mit Bundringen zusammenwirkenden Lagerhülse zusammengehalten werden. Die Anordnung von Lagerhülse und Bundringen führt dazu, daß herkömmliche Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art verhältnismäßig groß und unförmig sind und deshalb nur schwer an solchen Arbeitsplätzen, beispielsweise an Montagebändern eingesetzt werden können, bei denen für das Werkzeug nur ein geringer Bewegungsspielraum vorhanden ist. Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Vorrichtungen besteht darin, daß die Reibung zwischen Lagerhülse und Bundring zu einer unerwünschten Aufheizung der Vorrichtung

20 während des Betriebs führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach herzustellende Vorrichtung zur Drehmomentbegrenzung zu schaffen, deren Abmessungen gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen verringert sind und bei der die Erzeugung von Reibungswärme während des Betriebs vermieden wird.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Drehmomentbegrenzung umfaßt im wesentlichen einen zylindrischen Sockel und eine in ein offenes Ende dieses Sockels eingepaßte zylindrische Buchse, die derart in dem Sockel gelagert ist, daß sie in bezug auf den Sockel drehbar, jedoch nicht in Längsrichtung

ι \"l - Ί\ I-Γ: "i 3139U0

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTEf? *·

TITAN TOOL COMPANY

verschiebbar ist. Erfindungsgemäß ist zur Lagerung der Buchse in dem Sockel ein Kugellager vorgesehen, dessen Lagerkugeln derart in öffnungen in einer Seitenwand der zylindrischen Buchse festgelegt sind, daß sie in eine ringförmige Lagerungsnut an der Innenfläche der zylindrischen Seitenwand des Sockels eingreifen.

Zur übertragung des Drehmoments zwischen Sockel und Buchse sind bevorzugt weitere Lagerkugeln vorgesehen, die durch öffnungen in einer Stirnwand der Buchse ragen und durch die in Längsrichtung der Buchse wirkende Kraft einer Druckfeder in kugelsegmentförmige Ausnehmungen in einer Stirnwand des Sockels gespannt sind. Sobald das Drehmoment einen vorgegebenen Höchstwert überschreitet, werden die Lagerkugeln gegen die Kraft der Druckfeder aus den kugelsegmentförmigen Ausnehmungen herausgedrängt, so daß sie eine Drehung der Buchse in bezug auf den Sockel gestatten. Zur Einstellung der Vorspannung der Druckfeder und damit des Höchstwertes des Drehmoments kann ein Stellglied vorgesehen sein.

Dadurch, daß zur Lagerung der Buchse in dem Sockel ein Kugellager vorgesehen ist, ist bei einer Drehung der Buchse in bezug auf den Sockel die Reibung so weit vermindert, daß nur wenig Reibungswärme erzeugt wird.

Da daß in der oben beschriebenen Weise im Inneren des Sockels angebrachte Kugellager die Buchse und den Sockel derart zusammenhält, daß sie gegeneinander drehbar jedoch nicht in Längsrichtung gegeneinander verschiebbar sind, sind zum Zusammenhalten von Buchse und Sockel am äußeren Umfang der beiden Bauteile weder Lagerungshülsen noch Bundringe erforderlich, so daß die äußeren Abmessungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung geringer als die einer herkömmlichen Vorrichtung sein können.

■t * β

TER MEER ■ MÜLLER · STEINMEISTÖR *..*" "-«'τίΦΑΝ TOOL COMPANY

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Dar-

stellung einer erfindungsgemäßen

Vorrichtung;

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie

.2-2 in Figur 1; 10

Fig. 3 ist eine Explosionsdarstellung

der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die erfindungsgemäße Drehmoment-Begrenzungsvorrichtung umfaßt einen zylindrischen Sockel 10 und eine zylindrische Buchse 12. Die Buchse 12 ist in bezug auf den Sockel 10 drehbar, jedoch in Längsrichtung festgelegt, wie weiter unten näher erläutert wird. Zwei Verbindungselemente 14 und 16 sind an entgegengesetzten Enden der Vorrichtung angebracht, und dienen zur Verbindung derselben mit einer Drehmomentquelle und einem anzutreibenden Werkzeug. Im dargestellten Beispiel handelt es sich bei den Verbindungselementen um ein Gewindeteil 16 und einen Steckschlüsselkopf 14. Die Ausführung der verwendeten Verbindungselemente hängt selbstverstähölich im Einzelfall von der jeweiligen Verwendungsart und den benutzten Werkzeugen ab. In dem Fall, daß ein Steckschlüsselkopf 14 benutzt wird, weist dieser Steckschlüsselkopf 14 mit Vorteil ein Außengewinde auf, das in ein Innengewinde der Buchse 12 einschraubbar ist.

Die Buchse 12 ist mit Hilfe von Kugellagerkugeln 24, die mit einer in einer Seitenwand des Sockels 10 vorgesehenen Lagerungsnut 28 zusammenwirken, drehbar in dem Sockel 10 gelagert und gegen Längsverschiebung gesichert. Die Kugel-

M 1 - 1 i \-r\ 1 3139no

TER MEER ■ MÜLLER · STaNPWEISTEP? "· * TITAN TOOL COMPANY

lagerkugeln 24 sind in öffnungen 26 in einer Seitenwand der Buchse 12 angebracht und durch eine Scheibe 30 in ihrer Position gehalten. Bei der hier beschriebenen bevorzugten Ausführungform dient die Scheibe 30 zugleich als Federteller für eine Feder 32, wie weiter unten näher erläutert wird. Die in die Lagerungsnut 28 eingreifenden Kugellagerkugeln 24 verhindern somit eine Längsverschiebung der Buchse 12, ohne jedoch eine Drehung derselben in bezug auf den Sockel 10 zu verhindern. Die Anzahl und Größe der öffnungen und der Kugellagerkugeln kann bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung jeweils der Größe dieser Vorrichtung und der vorgesehenen Verwendungsart angepaßt werden. Zur Übertragung des Drehmoments zwischen dem Sockel 10 und der Buchse 12 sind Lagerkugeln 20 vorgesehen, die jeweils in kugelsegmentförmigen Aus-

; nehmungen 16 in dem Sockel 10 gelagert sind und sich in Öffnungen 22 in einem Boden 21 der Buchse 12 erstrecken. Die Summe aus der Tiefe der Ausnehmungen 18 und der Stärke des Bodens 21 sollte zumindest annähernd mit dem Durchmesser der Lagerkugeln 20 übereinstimmen.

Auf die das Drehmoment übertragenden Lagerkugeln 20 wird durch den Federteller 30 eine in Längsrichtung der Hülse 12 gerichtete Kraft der Druckfeder 32 übertragen, die die Lagerkugeln 20 in die kugelsegmentförmigen Ausnehmungen preßt. Wie bereits ausgeführt wurde, dient der Federteller 30 bei dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel zugleich als Feststell-Scheibe für die Lagerkugeln 24. Als Alternative können zur Erfüllung dieser Funktionen jedoch auch andere geeignete Bauelemente, beispielsweise ein dünnwandiges, hohlzylindrisches Feststellelement und ein dünner Federteller vorgesehen sein.

Ferner ist es vorteilhaft, die erfindungsgemäße Vorrichtung derart zu gestalten, daß die von der Druckfeder 32 er-

: Γί - '-'- -'-' "- 3139UO

TER MEER · MÜLLER · ST'KfNwfelSTKS· -- -"TITAN TOOL COMPANY

zeugte Kraft einstellbar ist, doch ist dies nicht unbedingt erforderlich. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zum Einstellen der Kraft der Druckfeder 32 bevorzugt ein Stellglied 34 mit Außengewinde vorgesehen, das in das Innengewinde der Buchse 12 eingeschraubt ist. Das Stellglied 34 weist Gewindebohrungen 38 auf und ist zur Einstellung der Federkraft jederzeit mit Hilfe eines in diese Gewindebohrungen eingeführten schmalen länglichen Gegenstandes drehbar. Die Gewindebohrungen 38 und eine in einer Seitenwand der Buchse 12 vorgesehene öffnung 33 erleichtern die Einstellung der Federkraft. Lösbare Feststellschrauben 3 6 können derart in die Gewindebohrungen 38 eingeschraubt sein, daß sie durch die Öffnung 33 ragen und das Stellglied 34 gegen unbeabsichtigtes Verdrehen sichern..

Sofern zwischen der Buchse 12 und dem Sockel 10 ein zu starkes Drehmoment auftritt, werden die das Drehmoment übertragenden Lagerkugeln 20 gegen die Kraft der Druckfeder 32 nach oben aus den Ausnehmungen 18 herausgepreßt, so daß sie über den Boden des Sockels 10 gleiten können und somit eine Drehung der Buchse 12 in bezug auf den Sockel 10 ermöglichen. Diese Drehung der Buchse 12 verhindert die Anwendung eines zu starken Drehmoments und zeigt zugleich an, daß ein angemessen hohes Drehmoments ausgeübt wurde.

Dadurch, daß erfindungsgemäß die Buchse 12 mit Hilfe der Lagerkugeln 24 in dem Sockel 10 festgelegt ist, und daß die Lagerkugeln 24 mit der innen an der Seitenwand des Sockels 10 angebrachten Lagerungsnut 28 zusammenwirken, wurde die herkömmliche unförmige Lagerkonstruktion mit einer mit Bundringen zusammenwirkenden Lagerhülse vermieden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit schlanker als eine herkömmliche Vorrichtung und daher in

35_t einer größeren Vielfalt von AnwendungsSituationen ein-

TER MEER · MÜLLER · ST.EfNJlVlEISTER "..- ""TITAN TOOL COMPANY

setzbar- Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß durch die reibungsarme Lagerung der Hülse 12 in dem Sockel 10 die Wärmeerzeugung bei dem Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung vermindert ist, so daß diese während des Betriebs eine geringere Temperatur aufweist als eine herkömmliche Vorrichtung

Claims

PATENTANWÄLTE

TEiR MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

Beim Europäischen Patentamt zugelassene Vertreter Prof. Representatives before the European Patent Office - Mandatalres agrees pres !'Office europeen des brevets

DipL-Ghem. Dr. N. ter Meer Dipl.-lng. H. Steinmeister

. Müller · Artur-Ladebeck-Strasse 51

Triftstrasse 4,

D-8000 MÖNCHEN 22 D-4800 BIELEFELD 1

JAO 42143
St/Wi/ko

TITAN TOOL COMPANY

Fairview, Pennsylvania 16415

USA

VORRICHTUNG ZUR DREHMOMENTBEGRENZUNG

PRIORITÄT: 29. Dezember 1980, USA, No. 221,322

PATENTANSPRÜCHE

Vorrichtung zur Drehmomentbegrenzung, die ein erstes an einem Ende offenes und am anderen Ende geschlossenes, im wesentlichen zylindrischen Bauteil und ein zweites, ebenfalls an einem Ende offenes und am anderen Ende geschlossenes, im wesentlichen zylindrisches Bauteil umfaßt, welches zweite Bauteil mit seinem geschlossenen Ende derart in dem offenen Ende des ersten Bauteils gelagert ist, daß es in Längsrichtung in bezug auf das erste Bauteil festgelegt, jedoch nach Ausrasten einer auf Drehmoment-Überlastung ansprechenden Kupplung in bezug auf das erste Bauteil drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagerung des zweiten Bauteils (12) in dem ersten Bauteil (10) ein Kugel-

Ill "- - : - _:". : 3139U0

TERMEER- MÜLLER . STElNMElSTEi?*-* .* TITAN TOOL COMPANY

lager vorgesehen ist, das Lagerkugeln (24) umfaßt, die mit Hilfe eines Feststell-Elements (30) in öffnungen (26) in der zylindrischen Wand des ersten Bauteils (12) festgelegt sind und in eine ringförmige Lagerungsnut (28) an der Innenfläche der zylindrischen Wand des ersten Bauteils (10) eingreift.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein erstes Verbindungselement (16), das nach außen von dem geschlossenen Ende des ersten Bauteils (10) vorspringt und ein zweites Verbindungselement (14), das aus dem offenen Ende des zweiten Bauteils (-12) hervorragt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die auf Drehmoment-Überlastung ansprechende Kupplung eine Anzahl von Lagerkugeln (20) umfaßt, die in kuge!segmentförmigen'Ausnehmungen (18) in der inneren Oberfläche einer Stirnwand (21) am geschlossenen Ende des ersten Bauteils (10) gelagert sind, durch öffnungen (22) in einer Stirnwand am geschlossenen Ende des zweiten Bauteils (12) ragen und durch eine Druckfeder (32) gegen die Ausnehmungen (18) vorgespannt sind, und daß die Kraft der Druckfeder (32) mit Hilfe eines Stellglieds (34) einstellbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zweiten Bauteil (12) ein im wesentlichen scheibenförmiger Federteller (30) angebracht ist, der durch die Druckfeder (32) gegen die Lagerkugeln (20) gespannt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Bauteil (12) an seiner zylindrischen Wand ein Innengewinde aufweist, und daß das Stellglied (34) eine mit Außengewinde versehene Mutter um-

: : j . : : j.X ": 3139U0

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER ·· ""TTTAN TOOL COMPANY

faßt, die in das zweite Bauteil (12) eingeschraubt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Verbindungselement (14) in das Innengewinde des zweiten Bauteils (12) eingeschraubt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der in den Aus- nehmungen (18) gelagerten Lagerkugeln (20) im wesentlichen gleich der Summe aus der Tiefe dieser Ausnehmungen (18) und der Tiefe der öffnungen (.22) in der Stirnwand des zweiten Bauteils (12) ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Feststellelement zur Befestigung der Lagerkugeln (24) durch den Federteller (30) gebildet ist.