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Bezeichnung: Getriebe- Kraftschlüssel mit Überlastsicherung
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Getriebe- Kraftschlüssel mit
Überlastsicherung, - bei dem ein mechanisches Getriebe zwischen einer antreibbaren
Eingangswelle und einer sich im Vergleich zur Eingangswel le mit geringerer Winkelgeschwindigkeit
drehenden Ausgangswelle angeordnet ist, deren Reaktionsmoment durch einen seitlich
ausgreifenden Reaktionsarm des Kraftschlüssels abgefangen wird und - bei dem die
Überlastsicherung zwei in einem Kraftflußweg angeordnete, bei Normalbelastung mittels
einer Feder in formschlüssigem Eingriff gehaltene, bei Überlast zerstörungsfrei
übereinander rutschende Eingriffteile aufweist, von denen mindestens eines als Zahnrad
ausgebildet ist.
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Bei derartigen Getriebe- Kraftschlüsseln wird die Eingangswelle von
Hand, beispielsweise mittels eines Drehmomentschlüssels, oder durch Motorantrieb,
zum Beispiel Pressluft-, Ö1- oder Elektromotore, gedreht. Auf die sich mit übersetztem
Drehmoment drehende Ausgangswelle kann üblicherweise eine Nuß gesteckt werden. Der
Reaktionsarm stützt sich beim Anziehen einer Schraubenverbindung an einem benachbarten
Gehäuseteil, einer benachbarten Schraube oder dergleichen ab. Getriebe-Kraftschlüssel
mit Ausgangsmomenten bis zu 50.000 Nm und darüber sind bekannt.
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Zweck einer Überlastsicherung ist es, den Getriebe- Kraftschlüssel
selbst gegen übermäßig hohe Drehmomente, die zu Zerstörungen-von Teilen des Kraftschlüssels
führen könnten, zu sichern.
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Bei dem bekannten Kraftschlüssel nach dem DE-GM 79 30 779 der Anmelderin
ist die Überlastsicherung zwischen dem Gehäuse des Kraftschlüssels und dem Reaktionsarm
angeordnet. Der Kraftflußweg von der Eingangswelle zum Reaktionsarm wird unterbrochen,
sobald am Reaktionsarm ein übermäßig hohes Moment auftritt. Der Reaktionsarm ist
zu diesem Zweck nicht, wie ansonsten üblich, formschlüssig auf ein Führungsrohr
des Kraftschlüssels aufgesteckt, sondern mit dem Gehäuse des Kraftschlüssels über
zwei stirnverzahnte Zahnräder und mittels einer Feder formschlüssig verbunden. Bei
Überlast wird der Reaktionsarm nach unten gedrückt, die Zähne der Zahnräder kommen
außer Eingriff.
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Das Moment, bei dem die bekannte Überlastsicherung anspricht, kann
jedoch innerhalb eines gewissen Bereichs liegen und ist somit nicht definiert anzugeben.
Dies liegt daran, daß sich der Reaktionsarm je nach dem speziellen Einsatz des Kraftschlüssels
an unterschiedlichen Stellen seiner Oberfläche an einem Gegenstand abstützt, an
dem sich die anzuziehende Schraubenverbindung befindet. Der Reaktionsarm muß notwendigerweise
eine gewisse Breite haben, um vielseitig einsetzbar zu sein. Dadurch ist es aber
nicht zu vermeiden, daß unterschiedliche Hebelarme bei Anlage an unterschiedlichen
Stellen auftreten. Weiterhin ist es vorteilhaft, den Reaktionsarm austauschen zu
können und Reaktionsarme mit größerer oder kürzerer Ausladung einsetzen zu können,
um den örtlichen Gegebenheiten bei einer konkreten Verschraubungsaufgabe gerecht
werden zu können. Schließlich ist nachteilig, daß sich der Reaktionsarm dann, wenn
die Überlastsicherung ansprechen soll, nach unten bewegen muß. Diese Bewegung wird
durch die jeweils vorliegenden Reibungsverhältnisse der Anlage des Reaktionsarms
am Gegenstand behindert und gegebenenfalls dadurch ausgeschlossen, daß der Weg nach
unten für den Raktionsarm auf Grund örtlicher Gegebenheiten gesperrt ist. Die bekannte
Überlastsicherung ist somit nachteilig
und nicht immer sicher bei
praktischem Einsatz.
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Aus der DE-OS 25 20 250 ist ein Getriebe- Kraftschlüssel ohne Überlastsicherung
bekannt, bei der der Reaktionsarm über eine Kraftmesseinrichtung mit dem Gehäuse
des Kraftschlüssels verbunden ist. Auch hier treten die genannten Nachteile auf.
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Weitere Schraubvorrichtungen, die bei Erreichen eines Soll-Anzugsmomentes
der anzuziehenden Schraubenverbindung auskuppeln, sind aus den DE-OS 21 56 012,
DE-GM 74 19 530 und US-PS 1 832 123 bekannt. Diese arbeiten teils form- - teils
reibschlüssig. Sie sind nicht als Überlastsicherung ausgelegt.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des
bekannten Kraftschlüssels der eingangs genannten Art zu vermeiden und die bekannte
Überlastsicherung dahingehend weiterzubilden und zu verbessern, daß sie präziser
anspricht, einen Austausch unterschiedlicher Reaktionsarme nicht behindert und den
Kraftschlüssel selbst wirkungsvoller schützt.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Überlastsicherung in der
Eingangswelle angeordnet ist, daß ein Eingriffsteil starr mit dem ersten Teil der
Eingangswelle verbunden ist und daß das zweite Eingriffsteil drehfest an dem zweiten
Teil der Eingangswelle angeordnet ist.
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Auf Grund der Anordnung der Überlastsicherung in der Eingangswelle
befindet sie sich im Bereich niedrigerer, noch nicht übersetzter Drehmomente, die
Ansprechmomente der Sicherheitseinrichtung liegen somit tiefer, die Sicherheitseinrichtung
kann genauer eingestellt werden. Die Sicherheitseinrichtung befindet sich vor dem
Getriebe und schützt dadurch dieses besser als die bekannte Sicherheitseinrichtung,
insbesondere bei ruckartigen Krafteinleitungen. Der störende Einfluß unterschiedlicher
Reibungskräfte
bei der bekannten Sicherheitseinrichtung ist nunmehr ausgeschlossen, die Ansprechschwelle
der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung ist nicht von den speziellen örtlichen
Gegebenheiten der Anlage des Reaktionsarms an einen Gegenstand abhängig und wird
nicht durch unterschiedliche Reaktionsarme verändert.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird ein Kraftschlüssel
vorgeschlagen, bei dem - wie bei dem bekannten Kraftschlüssel - beide Eingriffsteile
als stirnverzahnte Zahnräder ausgebildet sind und bei dem darüberhinaus das das
zweite Eingriffsteil bildende, stirnverzahnte Zahnrad axial verschiebbar am zweiten
Teil der Eingangswelle angeordnet ist.
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Bei Auftreten eines überlastenden Drehmomentes bewegen sich damit
die beiden Teile der Eingangswelle nicht axial gegeneinander, es wird also im Überlastfall
der obere Teil der Eingangswelle nicht hochgedrückt, sondern das zweite Eingriffsteil
in Form eines stirnverzahnten Zahnrades rutscht axial ein Stück am zugehörigen Teil
der Eingangswelle, mit dem es drehfest verbunden ist. Dadurch kann das Auslösen
der Überlastsicherung durch äußere Maßnahmen, wie beispielsweise eine auf die Eingangswelle
ausgeübte, drückende Kraft nicht beeinflußt werden.
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Wird in Abwandlung hierzu die Überlastsicherung ebenfalls aus zwei
stirnverzahnten Zahnrädern aufgebaut, wobei diese jedoch jeweils mit dem zugehörigen
Teil der Eingangswelle starr verbunden sind und sich die beiden Teile der Eingangswelle
gegen die Kraft der Feder axial voneinander entfernen können, so ist eine einstückige
Ausbildung beider Zahnräder mit dem zugehörigen Teil der Eingangswelle möglich,
eine Konstruktion aus wenigen Teilen also erreichbar. Weiterhin spürt ein Benutzer
deutlicher als in der soeben beschriebenen Ausführungsform, wenn die Überlastsicherung
anspricht.
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Anstelle einer Überlastsicherung mit zwei Zahnrädern wird weiterhin
vorgeschlagen, lediglich ein Zahnrad, das stirn-oder radial verzahnt sein kann,
vorzusehen und zwischen die Zähne dieses Zahnrades einen Eingriffskörper federbelastet
einzuschieben, der in einer axialen bzw. radialen Führung eines starr mit einem
Teil der Eingangswelle verbundenen Halteteils geführt ist. Dadurch spart man die
Kosten für ein zweites Zahnrad, als Eingriffskörper können handelsübliche Bauteile
verwendet werden.
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Die Überlastsicherung ist vorteilhafterweise von einem Gehäuse umschlossen
und dadurch geschützt angeordnet, das Gehäuse ist beispielsweise als Überwurfmutter
ausgebildet.
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Wie die bekannte Überlastsicherung arbeitet die erfindungsgemäße Überlastsicherung
in beiden Drehrichtungen, und zwar mit gleichen Überlastwerten.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung geben sich aus der nun
vorliegenden Beschreibung dreier Ausführungsbeispiele der Erfindung, die jedoch
nicht einschränkend zu verstehen sind.
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Sie werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in dieser
zeigen: Fig.l eine Seitenansicht, die insbesondere im Bereich der Überlastsicherung
als Axialschnitt ausgezuführt ist, eines Getriebe- Kraftschlüssels mit stirnverzahnten
Zahnrädern als Eingriffsteile, Fig.2 einen Axialschnitt durch eine Überlastsicherung
ähnlich Fig. 1, jedoch mit einem axial gegenüber dem zugehörigen Teil der Eingangswelle
bewegbaren Zahnrad, und Fig.3 einen Axialschnitt durch eine Überlastsicherung mit
radial bewegbaren, als Zylinderrollen ausgebildeten Eingriffsteilen.
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In Fig. 1 ist ein typischer Getriebe- Kraftschlüssel oder Getriebe-
Schraubenschlüssel abgebildet, der zusätzlich mit einer Überlastsicherung 20 ausgebildet
ist. Zwischen einer, mittels eines gestrichelt gezeichneten Ratschenschlüssels 22
antreibbaren Eingangswelle 24 und einer sich mit höherem Drehmoment, jedoch geringerer
Winkelgeschwindigkeit als diese Eingangswelle 24 drehenden Ausgangswelle 26 ist
ein Getriebe 28 angeordnet. Es ist, wie in Fig. 1 angedeutet ist, als Planetengetriebe
ausgebildet und beispielsweise in dem Buch 11Fortschritt-Berichte der VDI-Zeitschriften,
Die Verbindung von Schrauben mit großen Gewindedurchmessern, Autor Dr. F. Krans
beschrieben. Das Reaktionsmoment der Ausgangswelle 26 beim Anziehen einer Schraubenverbindung
wird durch einen seitlich ausgreifenden Reaktionsarm 30 abgefangen, der gestrichelt
dargestellt ist. Er hat einen relativ breiten Anlagefuß 32, um universelleinsetzbar
zu sein. Während die Eingangswelle 24 mit einem Innenvierkant 34 ausgestattet ist,
weist die Ausgangswelle 26 einen Außenvierkant 36 auf, auf den eine (gestrichelt
gezeichnete) Nuß 38 aufgesteckt ist, mittels der eine Mutter 40 angezogen werden
soll. Mit 42 ist schließlich eine Abstützungsfläche bezeichnet, die mit einem Gegenstand
44 fest verbunden ist, an dem sich die anzuziehende Schraubenverbindung befindet0
Wie Fig. 1 zeigt, ist die Überlastsicherung 20 innerhalb der Eingangswelle 24 angeordnet,
die zweigeteilt ist. Sie setzt sich aus einem oberen Teil 46 und einem unteren Teil
48 zusammen. Die Überlastsicherung 20 befindet sich mithin im Kraftflußweg der Eingangswelle
24, also zwischen dem Ratschenschlüssel 22 und dem Getriebe 28, dem noch, wie an
sich bekannt, eine Rückdrehsicherung 50 vorgeschaltet ist.
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Der obere Teil 46 der Eingangswelle 24 ist hülsenförmig ausgebildet,
der Innenvierkant 34 erstreckt sich über die gesamte Länge dieses oberen Teils 46.
Es ist außen zylindrisch und geht
unten einstückig in ein erstes
(oberes) Eingriffsteil 52 in Form eines stirnverzahnten Zahnrades 54 über, das ähnlich
einem Kragen nach außen vom oberen Teil 46 vorspringt und mit diesem einstückig
verbunden ist. Es ist oben buckelförmig abgerundet, um eine definierte Anlagefläche
für eine als einen Stapel von insgesamt vier Tellerfedern ausgebildete Feder 56
zu bilden. Diese Tellerfedern 56 liegen mit ihrem Innenrand am zylinderförmigen
Außenrand des oberen Teils 46 an. Das Zahnrad 54 greift in ein unteres Zahnrad 58
ein, das das zweite (untere) Eingriffsteil bildet. Es hat dieselbe Stirnverzahnung
wie das Zahnrad 54. Die Zahnkerben werden nach innen hin flacher, die Zähne verlaufen
radial (sog.
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Hirth-Verzahnung).
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Auch das zweite Eingriffs teil 60 ist als Scheibe ausgebildet und
hat einen kegelstumpfförmigen Innenraum. Es schließt dicht mit dem oberen Zahnrad
54 ab, so daß von der Seite des Innenvierkants 34 kein Schmutz in die Überlastsicherung
20 eindringen kann.
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Das untere Zahnrad 58 ist über zwei Zylinderstifte 62 mit dem unteren
Teil 48 der Eingangswelle 24 verbunden. Dieses untere Teil 48 hat einen axial vorspringenden
Kragen 64, in den innen das untere Zahnrad 58 hinein paßt und der mit einem Außengewinde
versehen ist, auf das als Gehäuse für die Überlastsicherung 20 eine Überwurfmutter
66 aufgeschraubt ist. Sie wird über einen Gewindestift 68 gesichert, der in den
Kragen 64 eingeschraubt ist. Mit ihrer radialen Innenfläche bietet sie die zweite
Abstützfläche für die Feder 56, die durch stärkeres Einschrauben stärker und v.v.
gespannt werden kann. Sie liegt außen dicht und bündig am zylindrischen Außenmantel
des oberen Teils 46 an.
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Insgesamt ist die Überlastsicherung 20 somit allseitig abgeschlossen,
sie ist zudem kompakt ausgebildet. Beim praktischen n
Einsatz macht
sie sich erst dann bemerkbar, wenn mittels des Ratschenschlüssels 22 ein zu hohes,
einer Überlast entsprechendes Drehmoment aufgebracht wird. In diesem Fall werden
die beiden Zahnräder 54 und 58 gegen die Kraft der Feder 56 auseinander gedrückt,
das obere Teil 46 kommt etwas nach oben vor. Die Zahnflanken der beiden Zahnräder
54 und 58 gleiten übereinander, wodurch sie nach wenigen Überlastspielen eine gewisse
Rundung bekommen und rasten in die nachfolgende Zahnkerbe ein. Insgesamt bewegen
sich also die beiden Teile 46 und 48 der Eingangswelle gegeneinander.
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Diese Axialbewegung der beiden Teile 46 und 48 der Eingangswelle 24
wird im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 dadurch ausgeschlossen, daß das obere Eingriffsteil
52 zwar weiterhin drehfest, jedoch nicht starr mit dem oberen Teil 46 verbunden
ist. Dieses Eingriffsteil 52 ist vielmehr als ein Ring ausgebildet, der aus dem
Zahnrad 54 und einem Kragen 69 besteht, der ein Kippen des Eingriffsteils 52 verhindert.
Dieser Kragen 69 hat vier in Axialrichtung verlaufende Nuten 70 an seiner zylindrischen
Innenwand. In diese Nuten 70 greifen Gleitfedern 72, die ihrerseits in Nuten 74
an der ansonsten zylindrischen Außenfläche des oberen Teils 46 gehalten sind.
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Die Gleitfedern 72 stehen radial etwas weiter nach außen vor als der
Kragen 69 und zentrieren die wiederum aus Tellerfedern aufgebaute Feder 56. Die
Überwurfmutter 66 ist wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. -1 aufgebaut und hat
die selben Funktionen. Sie sichert zusätzlich die Gleitfedern 72.
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In den beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen erfolgt die Kraftübertragung
zwischen den beiden Teilen 46 und 48 der Eingangswelle 24 über die Stirnseiten dieser
Teile 46, 48.
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Im Gegensatz hierzu erfolgt die Kraftübertragung im Ausführungsbeispiel
nach Fig. 3 radial. Hierzu sind im zylindrischen Außenmantel des oberen TeiLs 46
insgesamt vier axiale Ausnehmungen 76 eingearbeitet, deren Breite und Tiefe Zylinderrollen
78
angepaßt ist, die hier als Eingriffsteile dienen.
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Die Ausnehmunqen 76 sind also so ausgeführt, daß sie die Zylinderrollen
78 vollständig aufnehmen können, ohne daß diese über den Umfang des Außenmantels
des oberen Teils 46 vorstehen. Weiterhin sind in diesem oberen Teil 46 und innerhalb
jeder Ausnehmung 76 jeweils zwei radiale Sacklöcher 80 ausgeführt, in die jeweils
eine Druckschraubenfeder 82 eingesetzt ist. Die zwei Druckschraubenfedern 82 jeder
Ausnehmung 76 drücken die zugeordnete Zylinderrolle 78 radial nach außen und in
eine Zahnkerbe eines innen verzahnten Ringes 84, der das zweite Eingriffsteil 60
bildet. An ihn ist eine Scheibe 86 angesetzt, die den runden Außenmantel des oberen
Teils 46 umgreift.
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Unten ist der Ring 84 mit dem unteren Teil 48 verbunden, der zu diesem
Zweck einen Teller 90 hat, der den Ring 84 partiell übergreift, ebenso übergreift
auch die Scheibe 86 den Ring 84.
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Oberhalb und unterhalb der Zylinderrollen 78 ist jeweils noch ein
Gleitring 92 angeordnet.
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Bei Überlast drücken die Zähne am Innenrand des Rings 84 die vier
Zylinderrollen 78 radial nach innen und gleiten über die Zylinderrollen 78 hinweg.
Der Benutzer merkt dieses Ansprechen der Überlastsicherung 20 an den dabei entstehenden
Geräuschen und weiterhin daran, daß sich die Ausgangswelle 26 nicht mehr dreht.
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Anstelle der gezeigten Überlastsicherungen sind weitere Ausbildungen
möglich. Insbesondere kann in den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 auf eines
der beiden Zahnräder 54 oder 58 verzichtet werden, indem ähnlich dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 3 nunmehr axial bewegbare Zylinderrollen 78 vorgesehen werden, die das
jeweils andere Eingriffsteil bilden.
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