DE3526732A1 - Kraftbetriebenes werkzeug, vorzugsweise schrauber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein kraftbetriebenes Werkzeug, vor­ zugsweise einen Schrauber, nach dem Oberbegriff des An­ spruches 1.

Bei einem solchen bekannten Werkzeug (DE-PS 28 32 565) wird über die Schaltkupplung das Drehmoment von der An­ triebswelle auf die Abtriebswelle übertragen. Der abtriebs­ seitige Kupplungsteil ist über Kugeln mit der Abtriebs­ welle gekuppelt. Die Kugeln greifen in besonders geformte Nuten der Abtriebswelle und in Taschen des abtriebsseitigen Kupplungsteiles ein. Wenn mit dem Werkzeug eine Schraube eingeschraubt wird, wandern die Kugeln mit zunehmendem Reaktionsdrehmoment in den Nuten. Da die Nuten in Dreh­ richtung ansteigend verlaufen, wird der abtriebsseitige Kupplungsteil mit zunehmendem Reaktionsdrehmoment axial in Richtung auf seine Trennstellung verschoben. Bei einem vorgegebenen Reaktionsdrehmoment wird das Schaltglied be­ tätigt, mit dem der Antrieb abgeschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die Klauen der Kupplungsteile noch in Eingriff, so daß noch nach dem Abschalten des Antriebes ein Drehmoment übertragen wird. Hierbei er­ folgt sogar ein leichter Drehmomentanstieg, wobei der abtriebsseitige Kupplungsteil so weit axial verschoben wird, bis die Klauen der beiden Kupplungsteile außer Ein­ griff sind. Erst dann wird die Drehmomentübertragung unterbrochen. Da während der Drehmomentübertragung der abtriebsseitige Kupplungsteil axial verschoben wird, liegen die Klauen der beiden Kupplungsteile mit zu­ nehmend kleineren Flächen aneinander. Dadurch unterliegen die Klauen der Kupplungsteile einem erhöhten Verschleiß. Außerdem wirkt das Drehmoment auch noch nach Abschalten des Antriebes auf die Abtriebswelle, so daß noch un­ kontrollierte Bewegungen auf die Abtriebswelle ausge­ übt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungs­ gemäße Werkzeug so auszubilden, daß beim Abschalten des Werkzeuges die Übertragung eines Drehmomentes auf die Abtriebswelle vollständig unterbrochen ist.

Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Werkzeug er­ findungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Werkzeug weist zwei nacheinander wirksame Kupplungen auf, mit denen zuverlässig erreicht wird, daß beim Abschalten des Antriebes die Drehmoment­ übertragung zur Abtriebswelle vollständig unterbrochen ist. Mit der Schaltkupplung wird die Übertragung des Drehmomentes von der Antriebswelle zur Abtriebswelle unter­ brochen, so daß trotz laufendem Antrieb kein Drehmoment mehr auf die Abtriebswelle übertragen werden kann. Un­ mittelbar anschließend wird mit der Trennkupplung erst der Antrieb des Werkzeuges abgeschaltet. Beim erfindungs­ gemäßen Werkzeug erfolgt somit eine Trennung zwischen der Drehmomentabschaltung und der Antriebsabschaltung. Dadurch ist in konstruktiv einfacher Weise sichergestellt, daß durch den weiterlaufenden Motor kein Einfluß mehr auf den mit dem Werkzeug durchzuführenden Arbeitsgang genommen werden kann. Ist das Werkzeug beispielsweise ein Schrauber, dann ist nach der Betätigung der Schaltkupplung sicherge­ stellt, daß die angezogene Schraube, die Mutter oder der­ gleichen nicht mehr durch den weiterlaufenden Antrieb weitergedreht wird, so daß die gewünschte Vorspannkraft der Schraube, der Mutter oder dergleichen sehr genau einge­ halten werden kann. Da die Schaltkupplung und die Trenn­ kupplung nacheinander wirksam sind, kann die Trennkupplung schlagartig gelöst werden, da zu diesem Zeitpunkt die Drehmomentübertragung bereits unterbrochen ist. Die Klauen der Trennkupplung sind somit stets vollständig in Eingriff, so daß eine maximale Überdeckung der Klauen stattfindet. Zum Trennen der Trennkupplung können dann die Kupplungs­ teile schlagartig voneinander entfernt werden, so daß ihre Klauen sofort voneinander freikommen. Dadurch wird ein Verschleiß an den Klauen praktisch vollständig verhindert.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den wei­ teren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen darge­ stellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes kraftbetriebe­ nes Werkzeug in Ansicht,

Fig. 2 im Axialschnitt einen Teil des Werkzeuges gemäß Fig. 1,

Fig. 3a in vergrößerter Darstellung die Lage einer Schalt- und einer Trenn­ kupplung des Werkzeuges gemäß Fig. 1 in Betriebsstellung,

Fig. 3b den Eingriffsbereich von Teilen der Schalt- und der Trennkupplung des Werkzeuges gemäß Fig. 1,

Fig. 3c den Eingriffsbereich der beiden Teile der Trennkupplung,

Fig. 4a in einer Darstellung entsprechend Fig. 3a die Lage von Teilen der Schalt- und der Trennkupplung in einer ersten Schaltphase, in der die Drehmomentübertragung von einer Spindel des Werkzeuges auf den Abtriebsteil unterbrochen ist,

Fig. 4b den Eingriffsbereich von Teilen der Schalt- und der Trennkupplung in der Schaltphase gemäß Fig. 4a,

Fig. 5a im Axialschnitt die Schalt- und die Trennkupplung in einer zweiten Schaltphase, in der die Trenn­ kupplung in Richtung Motor verscho­ ben ist,

Fig. 5b den Eingriffsbereich der Teile der Schalt- und der Trennkupplung in der Schaltphase gemäß Fig. 5a,

Fig. 6 im Axialschnitt die Trennkupplung des Werkzeuges in entkuppelter Lage,

Fig. 7 in einem Diagramm den Verlauf des Drehmomentes über die Zeit bzw. der Drehzahl des Werkzeuges in Ab­ hängigkeit vom Drehmoment.

Das in den Zeichnungen dargestellte kraftbetriebene Werk­ zeug ist ein Schrauber, der als Handschrauber oder als Mehrfachschrauber ausgebildet sein kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schrauber ein Druckluft­ schrauber. Das Werkzeug kann selbstverständlich auch mit einem Elektromotor angetrieben werden.

Der Schrauber weist gemäß Fig. 1 ein Gehäuse 1 auf, das an einem Ende einen Steueranschluß 2 für die Druckluft aufweist und am anderen Ende mit einem Abtriebsteil 3 versehen ist, auf den ein Schraubwerkzeug, eine Stecknuß oder dergleichen aufgesteckt werden kann. Im Gehäuse 1 ist ein Druckluftmotor 4 (Fig. 2) untergebracht, der von einem Schaltstößel 5 zentral durchsetzt wird. Die Druckluft strömt durch einen Kanal 6 im Gehäuse 1 zu einem ringförmigen Widerlager 7, das Durchlaßöffnungen 8 für die Druckluft aufweist. Die Durchlaßöffnungen 8 ver­ binden den Kanal 6 mit einer Ventilkammer 9, in der ein Ringkolben 10 gegen die Kraft einer Druckfeder 11 ver­ schiebbar ist. In der oberen Hälfte in Fig. 2 ist der Ringkolben 10 in einer Lage dargestellt, die er beim Betrieb des Schraubers einnimmt. In der unteren Hälfte der Fig. 2 ist der Ringkolben in einer Ausgangsstellung dargestellt, in der er an einem Ventilteller 12 am einen Ende des Schaltstößels 5 dichtend anliegt. Der Ringkolben 10 ist an der Innenwandung 13 der Ventilkammer 9 geführt und auf einem Ventilsitz 14 verschiebbar gelagert. Die Druckfeder 11 stützt sich mit einem Ende an einem Bund 15 des Ventilsitzes 14 und mit ihrem anderen Ende an einem Bund 16 des Ringkolbens 10 ab. Der Schaltstößel 5 durchsetzt den Ventilsitz 14 mit Spiel. Die Druckluft kann aus dem Kanal 6 über die Durchlaßöffnungen 8 und die Ventilkammer 9 durch den Ventilsitz 14 zum Motor 4 strömen und ihn antreiben. Dadurch wird eine Hohlspindel 17 drehend angetrieben. In sie ragt der Schaltstößel 5. Die Hohlspindel 17 ist mit wenigstens einem Lager 18 drehbar im Gehäuse 1 abgestützt. Auf der Hohlspindel 17 sitzt ein ringförmiger Kupplungsteil 19 einer Trenn­ kupplung 20, der gegen die Kraft einer Druckfeder 21 verschiebbar auf der Hohlspindel gelagert ist. Die Druckfeder umgibt die Hohlspindel 17 mit Abstand und stützt sich am Kupp­ lungsteil 19 sowie an einem auf der Hohlspindel befestig­ ten Ring 22 ab. Der Kupplungsteil 19 hat auf seiner vom Druckluftmotor 4 abgewandten Stirnseite Kupplungs­ klauen 23 (Fig. 3a), die in stirnseitige Kupplungsklauen 24 eines weiteren Kupplungsteiles 25 eingreifen. Er sitzt ebenfalls axial verschiebbar auf der Hohlspindel 17 und bildet zusammen mit dem Kupplungsteil 19 die Trennkupplung 20. Der Kupplungsteil 25 liegt, wie Fig. 3a zeigt, mit einem radial nach innen gerichteten Bund 26 auf einem im Durchmesser verringerten Abschnitt 27 der Hohlspindel 17 auf. Im Bereich außerhalb des Bundes 26 umgibt der Kupplungsteil 25 den Spindelabschnitt 27 mit Abstand. Dadurch wird zwischen dem Kupplungsteil 25 und dem Spindelabschnitt 27 ein Ringraum 28 gebildet, in dem eine Druckfeder 29 untergebracht ist. Sie stützt sich mit einem Ende an dem radial nach innen gerichteten Bund 26 und mit ihrem anderen Ende an einer radial nach außen verlaufenden Schulterfläche 30 der Hohlspindel 17 ab. Die Schulterfläche 30 ist am Übergang von dem im Durchmesser kleineren Spindelabschnitt 27 zu dem im Durchmesser größeren Spindelabschnitt 31 vorgesehen. Der Kupplungsteil 19 ist auf dem Spindelabschnitt 31 ver­ schiebbar gelagert. Wie Fig. 3a zeigt, liegt der Kupplungs­ teil 25 in der Betriebsstellung des Schraubers mit seinen Kupplungsklauen 24 ebenfalls auf dem Spindelabschnitt 31.

Der Kupplungsteil 19 ist drehfest mit der Hohlspindel 17 über mindestens ein Kupplungsstück 32 (Fig. 2) gekuppelt. Die Hohlspindel 17 und der Kupplungsteil 19 sind an ihren einander zuge­ wandten Flächen mit achsparallel verlaufenden Vertiefungen 33 und 34 versehen, in welche das Kupplungsstück 32 jeweils eingreift. Im dargestellten Ausführungsbeispiel greifen in die einander gegenüberliegenden Vertiefungen 33, 34 zwei Kupplungsstücke 32 ein, die vorzugsweise als Kugeln ausgebildet sind. Um eine zuverlässige und ver­ schleißarme Drehmomentübertragung von der Hohlspindel 17 auf den Kupplungsteil 19 zu gewährleisten, sind über den Umfang der Hohlspindel und des Kupplungsteiles zweckmäßig mehrere solcher achsparalleler Vertiefungen mit darin angeordneten Kupplungsstücken vorgesehen. Über sie wird das Drehmoment von der Hohlspindel 17 auf den ringförmigen Kupplungsteil 19 übertragen. Da er in Kupplungsstellung mit dem ringförmigen Kupplungsteil 25 über die Kupplungs­ zähne 23, 24 in Eingriff ist, wird in Betriebsstellung der Kupplungsteil 25 drehend mitgenommen.

Auf dem Kupplungsteil 25 sitzt ein antriebsseitiger Kupplungsteil 35 einer drehmomentabhängigen Schaltkupplung 36, der gegen die Kraft einer die Hohlspindel 17 mit Abstand umgebenden Druckfeder 37 auf dem Kupplungsteil 25 verschiebbar ist. Die Druckfeder 37 stützt sich mit einem Ende an einer Stirnseite des Kupplungsteiles 35 und mit ihrem anderen Ende an einer auf der Hohlspindel sitzenden Zentrier­ scheibe 38 ab. Sie liegt unter der Kraft der Druckfeder 37 an einer Mutter 39 an, die auf die Hohlspindel 17 geschraubt ist. Mit ihr kann die Vorspannung der Druck­ feder 37 eingestellt werden.

Die Kupplungsteile 25 und 35 weisen auf ihren einander zugewandten Flächen mindestens eine achsparallele Nut 40 und 41 auf, in die wenigstens ein Kupplungsstück 42 eingreift. Vorzugsweise sind über den Umfang der Kupplungsteile 25 und 35 mehrere solcher achsparalleler Nuten verteilt angeordnet. In den Nuten liegen vorzugs­ weise jeweils zwei Kupplungsstücke 42, die als Kugeln ausgebildet sind. Über sie wird der Kupplungsteil 35 der Schaltkupplung 36 mit dem Kupplungsteil 25 der Trennkupplung 20 in Drehrichtung gekuppelt. Der Kupplungs­ teil 35 weist auf seiner von der Druckfeder 37 abgewandten Stirnseite Kupplungsklauen 43 auf (Fig. 3a, 3b und 4b), die mit stirnseitigen Kupplungsklauen 44 eines abtriebs­ seitigen Kupplungsteiles 45 der Schaltkupplung 36 zusammenwirken. Über die ineinandergreifenden Kupplungs­ klauen 43, 44 sind die beiden Kupplungsteile 35 und 45 der Schaltkupplung 36 in Drehrichtung miteinander gekuppelt. Die eine der beiden in Drehrichtung weisenden Stirnseiten 46 und 47 (Fig. 3b und 4b) der Kupplungs­ klauen 43 und 44 verlaufen schräg, während die gegen­ überliegenden Stirnseiten 48 und 49 (Fig. 3b und 4b) der Kupplungsklauen 43 und 44 achsparallel verlaufen.

Die Hohlspindel 17 ragt in eine zentrische Vertiefung 50 des Kupplungsteiles 45, in der die Hohlspindel durch ein Kugelschulterlager 51 drehbar gelagert ist.

Beim Betrieb des Schraubers wird die Druckluft in der beschriebenen Weise dem Druckluftmotor 4 zugeführt. Der Ringkolben 10 wird unter dem in der Ventilkammer 9 herrschenden Druck gegen die Kraft der Druckfeder 11 in die in Fig. 2 in der oberen Hälfte dargestellte Lage verschoben, in der die Druckluft unter dem Ventilteller 12 hindurch durch den Ventilsitz 14 zum Druckluftmotor 4 strömen kann. Der Schaltstößel 5 ist über eine Druckfeder 52 in Richtung auf den Druckluftmotor 4 belastet. Die Druckfeder umgibt einen zentrischen Ansatz 53 des Wider­ lagers 7 und stützt sich mit einem Ende am Ventilteller 12 und mit ihrem anderen Ende am Widerlager ab. Das in der Bohrung der Hohlspindel 17 liegende Ende des Schalt­ stößels 5 liegt unter der Kraft der Druckfeder 52 und dem herrschenden Fließdruck in der Ventilkammer 9 an einem Anschlag 54 (Fig. 2 und 3a) an, der in die zentrale Bohrung 55 der Hohlspindel 17 ragt. Der Anschlag 54 wird durch eine in einer Querbohrung 56 der Hohlspindel 17 liegende Kugel gebildet, die gegen Herausfallen aus der Querbohrung in bekannter Weise gesichert ist. In der Quer­ bohrung 56 sind im Ausführungsbeispiel drei aneinander­ liegende Kugeln untergebracht. Sie sind durch den kraft­ beaufschlagten Schaltstößel 5 radial nach außen belastet und werden durch den Kupplungsteil 19 abgestützt, der die Querbohrung 56 radial außen überdeckt und ein Aus­ wandern der Kugeln 54 radial nach außen verhindert. Auf diese Weise wird der Schaltstößel 5 gegen die Kraft der Druckfeder 52 und dem in der Ventilkammer 9 herrschenden Druck abgestützt. Der Ventilteller 12 bleibt dadurch vom Ringkolben 10 abgehoben, so daß der Luftzutritt zum Druckluftmotor 4 sichergestellt ist. Über die Kupplungs­ stücke 32 ist der Kupplungsteil 19 mit der Hohlspindel 17 drehfest verbunden. Ihre Kupplungsklauen 23 greifen in die gegenüberliegenden Vertiefungen des Kupplungsteiles 25 ein. Er ist über die Kupplungsstücke 42 mit dem Kupplungsteil 35 der Schaltkupplung 36 in Drehrichtung gekuppelt, so daß das Drehmoment in der beschriebenen Weise von der Hohlspindel 17 auf den Kupplungsteil 35 übertragen wird. Da er über seine Kupplungsklauen 43 mit den Kupplungs­ klauen 44 des Kupplungsteiles 45 in Eingriff ist, wird der Kupplungsteil 45 in Drehrichtung der Hohlspindel 17 mitgenommen. Der Kupplungsteil 45 ist vorzugsweise ein­ stückig mit dem Abtriebsteil 3 ausgebildet, so daß das auf ihm sitzende Werkzeug rotierend mitgenommen wird. Die Kupplungsklauen 23, 24 der Kupplungsteile 19 und 25 haben parallel zueinander liegende, in der Abwicklung gemäß Fig. 3c axial verlaufende Stirnseiten 57, 58, mit denen sie aneinanderliegen (Fig. 3c). Der Kupplungsteil 19 ist durch die Druckfeder 21 in Richtung auf seine Kupplungsstellung belastet, so daß eine sichere Drehmo­ mentmitnahme des Kupplungsteiles 25 gewährleistet ist. Er liegt seinerseits unter der Kraft der Druckfeder 29 am Kupplungsteil 45 der Schaltkupplung 36 an. Stirn­ seitig ist der Kupplungsteil 25 ebenfalls mit Kupplungs­ klauen 59 versehen (Fig. 3b), die zwischen benachbarte Kupplungsklauen 44 des Kupplungsteiles 45 eingreifen, an der Drehmomentübertragung aber nicht teilnehmen. Wie Fig. 3b zeigt, haben die Kupplungsklauen 59 des Kupplungs­ teiles 25 jeweils einen Abstand 64 von den Stirnseiten der Kupplungsklauen 44. Die vordere Stirnseite 60 des Kupplungsteiles 25 verläuft in Drehrichtung an­ steigend und parallel zur Stirnseite 47 der Kupplungs­ klaue 44 des Kupplungsteiles 45. Während des Betriebes liegen die schrägen Stirnseiten 46 und 47 der Kupplungs­ klauen 43 und 44 der Kupplungsteile 35 und 45 aneinander, so daß das Drehmoment auf den Abtriebsteil 3 übertragen wird.

Anhand von Fig. 7 soll ein Schraubvorgang erläutert werden. In Fig. 7 ist das Drehmoment M _d gegen die Zeit t beim Schraubvorgang aufgetragen. Außerdem ist der Verlauf der Drehzahl U des Schraubers in Abhängigkeit vom Drehmoment M _d dargestellt. Zum Zeitpunkt t ₀ wird der Schrauber eingeschaltet. Das Drehmoment bleibt in der Re­ gel bis zum Zeitpunkt t ₁ annähernd null.

Die Schraube wird hierbei so weit eingeschraubt, bis ihr Kopf an einer Unterlage zur Anlage kommt. Dies ist im Zeitpunkt t ₁ der Fall. Beim weiteren Einschrauben steigt nun das Drehmoment M _d an, da nunmehr die Schraube elastisch und gegen Ende des Schraubvorganges gegebenen­ falls auch plastisch verformt wird. Während dieser Phase nehmen die Kupplungsglieder 19, 25, 35, 45 die in den Fig. 3a bis 3c dargestellte Lage ein. Die Kupplungsglieder 19 und 25 der Trennkupplung 20 greifen mit ihren Kupplungsklauen 23 und 24 ineinander, während die Kupplungsteile 35 und 45 mit ihren schrägen Stirnseiten 46 und 47 aneinanderliegen. Die Kupplungsklauen 59 des Kupplungsteiles 25 liegen mit ihren schrägen Stirnseiten 60 mit dem Abstand 64 von den schrägen Stirnseiten 47 der Kupplungsklauen 44 des Kupplungsteiles 45.

Mit der Druckfeder 37 wird dasjenige Drehmoment einge­ stellt, bei dem die Drehmomentübertragung abgebrochen werden soll. Wie das Diagramm gemäß Fig. 7 zeigt, nimmt das Drehmoment M _d vom Zeitpunkt t ₁ bis zu einem Zeit­ punkt t ₂ zu. Dann ist das Grenzdrehmoment erreicht, bei dem der Schraubvorgang abgebrochen werden muß, um eine zu große plastische Verformung der Schraube zu vermeiden. Die Vorspannung der Druckfeder 37 wird mit der Mutter 39 auf dieses Grenzdrehmoment eingestellt. Ist dieses Grenzdrehmoment erreicht, dann reicht die Kraft der Druckfeder 37 nicht mehr aus, das Drehmoment über die ineinandergreifenden Kupplungsklauen 43, 44 auf den Kupplungsteil 45 zu übertragen. Der Kupplungsteil 35 wird dann relativ zum Kupplungsteil 45 verdreht, wobei die schrägen Stirnseiten 46 und 47 ihrer aneinander­ liegenden Kupplungsklauen 43, 44 aneinander gleiten. Hierbei wird der Kupplungsteil 35 gegen die Kraft der Druckfeder 37 axial verschoben, bis die Kupplungsklauen 43 von den Kupplungsklauen 44 freikommen. Da der Kupplungs­ teil 35 bei dieser Axialverschiebung über die Kupplungs­ stücke 42 mit dem Kupplungsteil 25 gekuppelt bleibt, wird der Kupplungsteil 35, sobald seine Kupplungsklauen 43 vom Kupplungsteil 45 freikommen, relativ zu ihm ver­ dreht. Die Kupplungsklauen 43 liegen dann auf den Kupplungsklauen 44 des Kupplungsteiles 45 auf (Fig. 4a und 4b). In diesem Augenblick ist die Drehmomentüber­ tragung von der Hohlspindel 17 aus auf den Kupplungsteil 45 und damit auf den Abtriebsteil 3 unterbrochen. Diese Trennung der Schaltkupplung 36 erfolgt zum Zeitpunkt t ₂ (Fig. 7), wonach das Drehmoment M _d augenblicklich auf den Wert 0 abfällt. Die Axialverschiebung des Kupplungsteiles 35 wird durch die kugelförmigen Kupplungs­ stücke 42 erleichtert. Durch die Vorspannung der Druck­ feder 37 läßt sich in einfacher Weise das Drehmoment bestimmen, bei dem die Drehmomentübertragung selbsttätig unterbrochen wird. Auch die Neigung der Stirnseiten 46 und 47 der Kupplungsklauen 43, 44 ist für die Drehmoment­ unterbrechung maßgebend. Je steiler diese Flächen sind, desto höher ist das Grenzdrehmoment, bei der die Dreh­ momentkupplung 36 gelöst wird.

Während dieser beschriebenen Unterbrechung der Dreh­ momentübertragung wird der Druckluftmotor 4 nicht abge­ schaltet, sondern dreht weiter. Der Ventilteller 12 wird, da der Schaltstößel 5 nach wie vor am Anschlag 54 anliegt (Fig. 4a), daran gehindert, unter dem in der Ventil­ kammer 9 anstehenden Druck in seine Schließstellung zu gelangen.

Bei der beschriebenen Relativverdrehung zwischen den Kupplungsteilen 35 und 45 kommen die Kupplungsklauen 59 des Kupplungsteiles 25 mit ihren schrägen Stirnseiten 60 zur Anlage an den entsprechend schrägen Stirnseiten 47 der Kupplungsklauen 44 des Kupplungsteiles 45, sobald die Kupplungsklauen 43 des Kupplungsteiles 35 auf den Kupplungsklauen 44 sitzen. Diese Lage der Kupplungsklauen zueinander ist in Fig. 4b dargestellt. Da die Druckfeder 29, mit der der Kupplungsteil 25 in seine Kupplungsstel­ lung gedrückt wird, wesentlich schwächer ausgebildet ist als die Druckfeder 37, wird der Kupplungsteil 25 sofort nach seiner Anlage an den Kupplungsklauen 44 des Kupplungsteiles 45 axial gegen die Kraft der Druckfeder 29 verschoben, wobei seine Kupplungsklauen 59 mit den schrägen Stirnseiten 60 an den schrägen Stirnseiten 47 der Kupplungsklauen 44 verschoben werden, bis auch die Kupplungsklauen 59 auf den Kupplungsklauen 44 liegen. Diese Lage des Kupplungsteiles 25 in bezug auf den Kupplungsteil 45 ist in den Fig. 5a und 5b dargestellt. Die Axialverschiebung des Kupplungsteiles 25 wird eben­ falls durch die als Kugeln ausgebildeten Kupplungsstücke 42 erleichtert. Die axial verlaufenden Vertiefungen 40 und 41 in den Kupplungsteilen 25 und 35 sind ausreichend lang, um die Axialverschiebungen der Kupplungsteile zu ermöglichen.

Da der Kupplungsteil 25 mit dem Kupplungsteil 19 in Ein­ griff ist, wird er bei der beschriebenen Axialverschiebung des Kupplungsteiles 25 auf der Hohlspindel 17 gegen die Kraft der Druckfeder 21 axial verschoben. Der Kupplungs­ teil 19 ist an seiner inneren Mantelfläche 61 mit einer Vertiefung 62 versehen, die nach dem Axialverschieben der Kupplungsteile 25, 19 in den Bereich der Kugeln 54 ge­ langt. Sie können dadurch unter der Kraft des Schalt­ stößels 5 radial nach außen ausweichen und den Schalt­ stößel 5 freigeben. Durch den in der Ventilkammer 9 herrschenden Druck und die Kraft der Feder 52 kann nunmehr der Ventilteller 12 und damit der Schaltstößel 5 axial verschoben werden. Der Ventilteller 12 kommt auf dem Ventilsitz 14 dichtend zur Anlage und unterbricht somit die Druck­ luftzufuhr zum Motor 4, der dadurch abgeschaltet wird. Im Diagramm gemäß Fig. 7 ist dies zum Zeitpunkt t ₃ der Fall. Die Drehzahl U des Motors 4 sinkt anschließend auf den Wert 0 ab. Im Zeitraum zwischen t ₂ und t ₃ findet die beschriebene Axialverschiebung des Kupplungsteiles 25 statt. Da zum Zeitpunkt t ₂ die Drehmomentübertragung unterbrochen worden ist, kann sich der Motor 4 erholen, das heißt seine Drehzahl U wieder ansteigen. Kurz vor Erreichen des Zeitpunktes t ₃ tritt in der M _d -t-Kurve eine kleine Spitze auf. Sie rührt daher, daß die Kupplungs­ klauen 59 des Kupplungsteiles 25 auf die Kupplungsklauen 44 des Kupplungsteiles 45 auftreffen, so daß kurzfristig ein sehr geringes Drehmoment vom Motor aufgebracht werden muß, bevor die Klauen 59 und 44 in der beschriebenen Weise außer Eingriff kommen.

Da die Drehzahl U des Motors 4 im Zeitraum zwischen t ₂ und t ₃ wieder zunimmt, hat der Motor so viel Energie, daß er die mit ihren Klauen 43 und 59 auf den Klauen 44 sitzenden Kupplungteile 25, 35 relativ zum Kupplungs­ teil 45 weiterdrehen kann, bis die Kupplungsklauen 43, 59 in die jeweils nächste Lücke zwischen benachbarten Kupplungsklauen 44 des Kupplungteiles 45 einfallen können. Dieser Schaltzustand ist in Fig. 6 dargestellt. Die Kupplungsteile 25, 35 nehmen somit in bezug auf den Kupplungsteil 45 ihre axiale Ausgangslage ein. Diese axiale Verschiebung erfolgt unter der Kraft der sich ent­ spannenden Druckfedern 37 und 29.

In der Ventilkammer 9 herrscht noch ein solcher Druck, daß der Ventilteller 12 in seiner Schließstellung bleibt und der Schaltstößel 5 die Kugeln 54 in der Querbohrung 56 der Hohlspindel 17 sperrt. Da die radial äußere Kugel in die Vertiefung 62 des Kupplungsteiles 19 ragt, kann er nicht in seine Ausgangslage zurückgeschoben werden. Dadurch bleibt die Trennkupplung 20 in der in Fig. 6 dar­ gestellten Lage, in der die Kupplungsklauen 23 und 24 der Kupplungsteile 25 und 19 einen Sicherheitsabstand x aufweisen. Dadurch ist der Antrieb einwandfrei vom Abtrieb getrennt. Die kinetische Restenergie, die sich immer noch, vom Kupplungsteil 19 aus motorseitig gesehen in den bewegten Teilen befindet, kann ohne Einflußnahme auf das be­ reits abgegebene Drehmoment abgebaut werden. Die Axialverschiebung der Kupplungsteile 25 und 19 erfolgt im Zeitraum zwischen t ₃ und t ₄ (Fig. 7).

Die Ventilkammer 9 kann dann in bekannter Weise durch Umsteuerung eines Ventiles 63 (Fig. 1) entlüftet werden. Die Druckfeder 11 schiebt dann den Ringkolben 10 und damit den Ventilteller 12 in die in Fig. 2 dargestellte Ausgangslage zurück. Die Kraft der Druckfeder 52 ist kleiner als die Kraft der Druckfeder 11. Der mit dem Ventilteller 12 verbundene Schaltstößel 5 gelangt hier in die in Fig. 3a dargestellte Ausgangslage, in der er die Kugeln 54 freigibt. Der Kupplungsteil 19, der unter der Kraft der Druckfeder 21 steht, drückt die Kugeln 54 dann radial nach innen, so daß sie in die in Fig. 3a dargestellte Arretier- bzw. Anschlaglage gelangen und den Schaltstößel 5 gegen Axialverschieben in Richtung Schließstellung arretieren. Da die Kugeln 54 radial nach innen in der Querbohrung 56 verdrängt werden, wird der Kupplungsteil 19 freigegeben, der unter der Kraft der Druckfeder 21 wieder in seine Kupplungsstellung gemäß Fig. 3a verschoben wird. Damit ist wieder die Ausgangs­ lage gemäß Fig. 3a eingestellt, so daß der Schrauber er­ neut betätigt werden kann.

Die anhand der Fig. 3a bis 3c, 4a, 4b, 5a, 5b und 6 ge­ schilderten Schaltphasen erfolgen innerhalb eines Bruch­ teiles einer Sekunde, so daß der Schrauber nach Beendi­ gung des Schraubvorganges augenblicklich abgeschaltet wird.

Der beschriebene Schrauber zeichnet sich dadurch aus, daß bei Erreichen des Grenzdrehmomentes zunächst selbst­ tätig die Drehmomentkupplung 36 getrennt wird, so daß die Drehmomentübertragung unterbrochen wird (Fig. 4a und 4b) und durch den weiterlaufenden Motor 5 kein Ein­ fluß mehr auf den Schraubvorgang genommen werden kann. Dadurch ist sichergestellt, daß auf jeden Fall eine ange­ zogene Schraube, Mutter oder dergleichen die gewünschte Vorspannkraft aufweist. Unmittelbar anschließend wird dann der Druckluftmotor 4 abgeschaltet (Fig. 5a, 5b und 6. Die Schaltzeit zwischen der Drehmomentschaltung und dem Abschal­ ten des Druckluftmotors wird durch den Nachlaufwinkel bzw. Nachlaufweg 64 bestimmt (Fig. 3b), der durch den Abstand zwischen den schrägen Stirnseiten 60 und 47 der Kupplungs­ klauen 59 und 44 der Kupplungsteile 25 und 45 in der Betriebsstellung (Fig. 3a und 3b) bestimmt ist. Da bei diesem Schrauber zunächst die Drehmomentübertragung unter­ brochen wird, kann sich der Druckluftmotor bis zur Axialverschiebung des Kupplungsteiles 25 wieder erholen, das heißt seine Drehzahl kann zunehmen. Dadurch hat der Motor 4 noch ausreichend Energie, um die beiden Kupplungs­ teile 25 und 35 so relativ zum Kupplungsteil 45 weiter­ zudrehen, daß ihre Kupplungsklauen 43, 59 wieder in die nächste Lücke zwischen den benachbarten Kupplungsklauen 44 des Kupplungsteiles 45 einfallen können.

Wenn die Drehmomentübertragung unterbrochen wird, be­ finden sich die Kupplungsklauen 23 und 24 der Kupplungs­ teile 19 und 25 der Trennkupplung 20 noch vollständig im Eingriff. Erst danach werden die Kupplungsklauen voneinander gelöst. Hierbei werden die Kupplungsteile 25 und 35 unter der Kraft ihrer Druckfeder 37 und 29 schlagartig in ihre Ausgangsstellung zurückgestellt. Da­ durch tritt an den Kupplungsklauen 23, 24 der Kupplungs­ teile 19, 25 praktisch kein Verschleiß auf.

Wie den Fig. 3b, 4b und 5b entnommen werden kann, sind die Klauen 59 des Kupplungsteiles 25 in Umfangsrichtung kürzer als die Klauen 43 des Kupplungsteiles 35. Die beiden Kupplungsteile 35 und 25 sind hierbei so ange­ ordnet, daß beim Zurückstellen der Kupplungsteile 35 und 25 zunächst die Klauen 59 des radial innen liegenden Kupplungsteiles 25 von den Kupplungsklauen 44 des Kupplungsteiles 45 freikommen, so daß der Kupplungsteil 25 unter der Kraft seiner Feder 29 in die Ausgangslage zurückgeschoben wird. Der radial äußere Kupplungsteil 35 fällt mit seinen Kupplungsklauen 43 erst dann zwischen die Kupplungsklauen 44 des Kupplungsteiles 45, wenn der radial innere Kupplungsteil 25 bereits um einen be­ stimmten Weg weitergedreht worden ist. Dadurch liegen die Kupplungsklauen 59 des radial inneren Kupplungsteiles 25 auf jeden Fall mit Abstand von den Stirnseiten 49 der Kupplungsklauen 44 des Kupplungsteiles 45. Dies hat für den Fall Bedeutung, daß der Schrauber im umgekehrten Drehsinn angetrieben wird. Dann liegen wiederum nur die Kupplungsklauen 43 und 44 der Kupplungsteile 35 und 45 mit ihren geraden Stirnseiten 48 und 49 aneinander, während die Klauen 59 des Kupplungsteiles 25 Abstand von den Kupplungsklauen 44 des Kupplungsteiles 45 haben. Die Kupplungsklauen 59 brauchen darum nicht besonders stabil ausgebildet zu sein, da sie kein Drehmoment von der Hohlspindel 17 auf den Abtriebsteil 3 übertragen müssen.

Wenn anstelle des Druckluftmotors 4 ein Elektromotor ver­ wendet wird, dann wird der Schaltstößel 5 über magne­ tische bzw. elektromagnetische Kräfte axial in seine Schließstellung verschoben.

Claims (15)

1. Kraftbetriebenes Werkzeug, vorzugsweise Schrauber, mit einem Antrieb, dessen Antriebswelle über eine in Abhängigkeit vom Reaktionsdrehmoment betätigbare Schaltkupplung mit einer Abtriebswelle kuppelbar ist, und mit einem Schaltglied zum Abschalten des Antriebes, das zwischen einer Betriebs- und einer Abschaltstellung in Abhängigkeit von der Stellung der Schaltkupplung bewegbar ist, deren Kupplungsteile mit Klauen inein­ andergreifen, von denen wenigstens einer in eine Trennstellung verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkupplung (36) eine den Antrieb (4) ab­ schaltende Trennkupplung (20) nachgeschaltet ist, die nach Lösen der Schaltkupplung (36) betätigbar ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkupplung (36) mit der Trennkupplung (20) antriebsverbunden ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein antriebsseitiger Kupplungsteil (35) der Schalt­ kupplung (36) mit einem abtriebsseitigen Kupplungsteil (25) der Trennkupplung (20) antriebsverbunden ist.

4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der antriebsseitige Kupplungsteil (35) der Schalt­ kupplung (36) und der abtriebsseitige Kupplungsteil (25) der Trennkupplung (20) jeweils mindestens eine axial verlaufende Vertiefung (41, 40) aufweisen, in denen mindestens ein Kupplungsstück (42) liegt.

5. Werkzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der antriebsseitige Kupplungsteil (35) der Schaltkupplung (36) und der abtriebsseitige Kupplungs­ teil (25) der Trennkupplung (20) axial gegeneinander verschiebbar sind.

6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der abtriebsseitige Kupplungsteil (25) der Trennkupplung (20) mit Spiel in den abtriebs­ seitigen Kupplungsteil (45) der Schaltkupplung (36) eingreift.

7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der abtriebsseitige Kupplungsteil (25) der Trenn­ kupplung (20) stirnseitig angeordnete Kupplungsklauen (59) aufweist, die in Kupplungsstellung mit Abstand (64) einer Stirnseite (47) der in Drehrichtung des Kupplungsteiles (25) folgenden Kupplungsklaue (44) des abtriebsseitigen Kupplungsteiles (45) der Schalt­ kupplung (36) gegenüberliegen.

8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (64) kleiner ist als die in Drehrichtung gemessene Breite der Klauen (44) des abtriebsseitigen Kupplungsteiles (45) der Schaltkupplung (36).

9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beim Betrieb des Werkzeuges an­ einanderliegenden Stirnseiten (46, 47) der Klauen (43, 44) der beiden Kupplungsteile (35, 45) der Schalt­ kupplung (36) in Drehrichtung nach vorn geneigt sind.

10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die in Drehrichtung vordere Stirn­ seite (60) der Klauen (59) des abtriebsseitigen Kupplungsteiles (25) der Trennkupplung (20) in Dreh­ richtung nach vorn geneigt ist.

11. Werkzeug nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Stirnseiten (47, 60) der Klauen (44, 59) der abtriebsseitigen Kupplungs­ teile (45, 25) der Schaltkupplung (36) und der Trenn­ kupplung (20) parallel zueinander liegen.

12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Klauen (59) des abtriebsseitigen Kupplungsteiles (25) der Trennkupplung (20), in Dreh­ richtung gemessen, schmaler sind als die Klauen (44) des abtriebsseitigen Kupplungsteiles (45) der Schalt­ kupplung (36).

13. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der antriebsseitige Kupplungsteil (35) der Schaltkupplung (36) den abtriebsseitigen Kupplungsteil (25) der Trennkupplung (20) umgibt.

14. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem das Schaltglied während des Betriebes an mindestens einem Anschlag anliegt, der zur Freigabe des Schaltgliedes aus einer Anschlagstellung in eine Freigabestellung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (54) in der Anschlagstellung durch den antriebsseitigen Kupplungsteil (19) der Trennkupplung (20) abgestützt ist.

15. Werkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der antriebsseitige Kupplungsteil (19) der Trennkupplung (20) in eine den Anschlag (54) freigebende Lage ver­ schiebbar ist.