DE3139140C2

DE3139140C2 - Vorrichtung zur Drehmomentbegrenzung

Info

Publication number: DE3139140C2
Application number: DE3139140A
Authority: DE
Inventors: John A. 16415 Erie Pa. McKean
Original assignee: TITAN TOOL Co FAIRVIEW PA US
Current assignee: TITAN TOOL Co FAIRVIEW PA US
Priority date: 1980-12-29
Filing date: 1981-10-01
Publication date: 1984-10-25
Also published as: JPS57114321A; US4371354A; FR2509399A1; JPH0121703Y2; FR2509399B1; HK43985A; GB2090346B; GB2090346A; MX153800A; DE3139140A1; CA1177293A; JPS6181822U; SG30485G

Abstract

Eine Vorrichtung zur Drehmomentbegrenzung umfaßt erste und zweite zylindrische Bauteile (10, 12), die mit Hilfe eines Kugellagers derart zusammengehalten werden, daß sie in bezug zueinander drehbar, jedoch nicht in Längsrichtung gegeneinander verschiebbar sind. Das Kugellager ist durch Lagerkugeln (24) gebildet, die in Öffnungen (26) in einer Seitenwand des zweiten zylindrischen Bauteils (12) angebracht sind und mit einer Lagerungsnut (28) an einer inneren Oberfläche einer Seitenwand des ersten zylindrischen Bauteils (10) zusammenwirken. Zur Drehmomentbegrenzung ist eine Druckfeder (32) vorgesehen, die eine in Längsrichtung wirkende Kraft auf Lagerkugeln (20) ausübt, die in Öffnungen (22) in einem Boden (21) des zweiten zylindrischen Bauteils (12) ragen und in kugelsegmentförmigen Ausnehmungen (18) in einem Boden des ersten zylindrischen Bauteils (10) gelagert sind.

Description

drehbar, jedoch nicht in Längsrichtung 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.

Durch diese Bauweise wird bei einer Drehung der Buchse in bezug auf den Sockel die Reibung so weit vermindert, da3 nur wenig Reibungswärme erzeugt wird.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Buchse und der Sockel unmittelbar durch das Zusammenwirken der Kugeln des Kugellagers mit der Lagerungsnut in Längsrichtung in bezug aufeinander festgelegt werden, so daß zum Zusammenhalten von Buchse und Sockel weder Lagerungshülsen noch Bundring-e am äußeren Umfang der beiden Bauteile erforderlich sind. Auf diese Weise werden die Abmessungen gegenüber einer herkömmlichen, mit einer Lagerhülse versehenen Vorrichtung verringert. Die Vorrichtung ist daher in einer größeren Vieifait von Anwenduiigssiiuaiionen einsetzbar.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausfü':;-ungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 ist eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

F i g. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1.

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 selbstverständlich im Einzelfall von der jeweiligen Verwendungsart und den benutzten Werkzeugen ab. In dem Fall, daß ein Steckschlüsselkopf M 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 2& zusammenwirken, drehbar in dem Sockel 10 gelagert und gegen Längsverschiebung gesichert. L/ie Kugellagerkugeln 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 Ausführungsform 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 Buch- t>o se 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 t>5 Verwendungsart angepaßt werden. Zur Übertragung des Drehmoments zwischen dem Sockel 10 und der Buchse 12 sind Lagerkugeln 20 vorgesehen, die jeweils in kugelsegmentförmigen Ausnehmungen 18 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 18 preßt. Wie bereits ausgeführt wurde, dient der Federtelier 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, hohlzyiindrisches Feststellelement und ein dünner Federteller vorgesehen sein.

Ferner ist es vorteilhaft, die erfindungsgemäße Vorrichtung derart zu gestalten, daß die von der Druckfeder 32 erzeugte Kraft einstellbar ist. dor ·■ ist dies nicht unbedingt erforderlich. Bei der erfinduiigs^ernäßen Vorrichtung ist zum Einstellen der Kraft der Druckfeder 32 bevorzugt ein Stellglied 34 mit Außengewinde vorgesehen, das in das Innengewinde der Buchse 12 eingeschraub· 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 36 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 dir Kraft der Druckfeder 32 nach oben aus den Ausnehmungen 18 herausgepreßt, so daß sie über den Boden des Sokkel·. 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 Drehmoment ausgeübt wurde.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Drehmomentbegrenzung, die ein erstes an einem Ende offenes und am anderen Ende geschlossenes, im wesentlichen zylindrisches 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 Kugellager vorgesehen ist. das Lagerkugeln (24) umfaßt, die mit Hilfe eines Feststell-EIements (30) in öffnungen \26) in der zylindrischen Wand des zweiten Bauteils (12) formschlüssig festgelegt sind, und in eine ringförmige Lagerungsnut (28) an der Innenfläche der zylindrischen Wand des ersten Bauteils (10) eingreifen.

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. Vorrichi'ing nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Drehmoment-Überlastung ansprechende Kupplung eine Anzahl von Lagerkugeln (20) umfaßt, die in kugelsegmentförmigen Ausnehmungen (18) in der innei ;n Oberfläche einer Stirnwand (21) am gschlossenen 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 umfaßt, 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 Ausnehmungen (18) gelagerten Lagerkugeln (20) im wesentlichen gleich der Summe aus der Tiefe dieser Abnehmungen (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.

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.

Eine Verrichtung der gattungsgemäßen Art ist aus der US 34 41 115 bekannt Bei dieser Vorrichtung ist ein erstes zylindrisches Bauteil als Handhabe ausgebildet, die durch den Benutzer manuell gedreht werden kann. Ein zweites zylindrisches Bauteil, das mit einem zu betätigenden Organ verbunden ist. ist in eine Bohrung im Boden des ersten zylindrischen Bauteils eingepaßt und

is ^rn bezug auf dieses drehbar. Ein Schaft des zweiten Bauteils erstreckt sich in das Innere des ersten zylindrischen Bauteils und ist am freien Ende mit einem Flansch versehen. Eine Drehmoment begrenzende Kupplung zwischen den ersten und zweiten Bauteilen wird durch eine Anzahl von Kugeln gebildet, die in Bohrungen des Flansches angeordnet sind und durch eine den Schaft umgebende Feder gegen eine Stirnwand des ersten zylindrischen Bauteils vorgespannt werden. Die Kugeln werden durch die Feder mit Rast-Vertiefungen einer starr mit dem ersten Bauteil verbundenen Platte in Eingriff gehalten, so daß ein begrenztes Drehmoment von dem ersten Bauteil .oif das zweite Bauteil übertragen werden kann. Die Feder wirkt zugleich einer axialen Verschiebung des ersten zylindrischen Bauteils in bezug auf das zweite Bauteil entgegen.

Ein Nachteil dieser herkömmlichen Vorrichtung besteht darin, daß bei einer relativen Drehung der beiden Bauteile verhältnismäßig große Reibungskräfte auftreten. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das erste Bauteil in einem gewissen Bereich entgegen der Kraft der Feder axial in bezug auf das zweite Bauteil verschoben werden kann. Dies führt dazu, daß die Vorspannung der Feder und damit das Drehmoment, bei dem die durch die Kugeln gebildete Kupplung ausrastet, nicht genau definiert ist.

Andererseits sind Vorrichtungen zur Drehmomentbegrenzung bekannt, bei denen die beiden zylindrischen Bauteile mit Hilfe einer mit Bundringen zusammenwirkenden Lagerhülse zusammengehalten werden. Durch die Anordnung von Lagerhülse und Bundringen werden derartige Vorrichtungen jedoch verhältnismäßig groß und unförmig. Sie sind deshalb nur schwer an solchen Arbeitsplätzen, beispielsweise an Montagebändern einsetzbar, an denen !ür das Werkzeug nur ein geringer

5u Bewegungsspielraum vorhanden ist. Auch bei diesen Vorrichtungen besteht der Nachteil, daß eine unerwünschte Reibung zwischen Lagerhülse und Bundringen auftritt, die beispielsweise bei motorbetriebenen Werkzeugen zu einer unerwünschten Aufheizung der Vorrichtung während des Betriebs führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach herzustellende und kompakte Vorrichtung zur Drehmomentbegrenzung zu schaffen, bei der die Erzeugung von Reibungswärme während des Betriebs ver-

bo mieden wird. Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

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