SE524581C2

SE524581C2 - Power screwdriver with reversible transmission, comprises two planetary gears with teeth on gear rims which can engage with teeth on coupling ring

Info

Publication number: SE524581C2
Application number: SE0202500A
Authority: SE
Inventors: Tore Gunnar Hellstroem; Per Thomas Soederlund
Original assignee: Atlas Copco Tools Ab
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2004-08-31
Also published as: SE0202500L; SE0202500D0

Abstract

A first planetary gear (14) with a gear rim (19) rotatably mounted inside the casing (10) is used for forward operation and a second planetary gear (24) with a rotary gear rim (26) is used for reverse operation. A coupling ring (40) movable in an axial direction has teeth (43, 44) on two opposite sides for alternately engaging with corresponding teeth on the gear rims. These gear rims can be moved in an axial direction relative to the casing and are spring-loaded against fixed stops (17, 37) in the normal gear rim working position.

Description

2 4 5 81 s"= "ïf p2()_()2705-031205 z : : 5": s I kuggkransar är alternativt låsbara relativt huset medelst en förskjutbar bromsring försedd med ett koniskt friktionsband. Ett problem förknippat med denna typ av driftlägesväljarmekanism är att slirning kan förekomma vid högre momentbelastningar. 2 4 5 81 s "=" ïf p2 () _ () 2705-031205 z:: 5 ": s In gear rings are alternatively lockable relative to the housing by means of a displaceable brake ring provided with a conical friction band. A problem associated with this type of operating mode selector mechanism is that slippage can occur at higher torque loads.

Genom att byta ut det koniska friktionsbandet mot en kopplingsring försedd med axiellt riktade kopplingständer för alternativ sammankoppling med motsvarande kopplingständer på kuggkransarna kan slirningsproblemet lösas. En kraftskruvdragare med en sådan typ av växlingsmekanism beskrivs i US 4,255,987.By replacing the conical friction band with a coupling ring provided with axially directed coupling teeth for alternative coupling with corresponding coupling teeth on the gear rings, the slip problem can be solved. A power screwdriver with such a type of shift mechanism is described in US 4,255,987.

Ett problem återstår dock med att åstadkomma en driftlägesväljarmekanism som är tillförlitlig och som ger en säker inkoppling mellan kopplingsringens och kuggkransarnas kopplingständer. Det finns en tendens att kopplingständerna på kopplingsringen och kuggkransarna då och då kan fastna topp-mot-topp. En sådan situation är inte bara irriterande för operatören av verktyget utan innebär även en störning av driften av verktyget och kanske även av ett helt produktionsband.One problem, however, remains in providing an operating mode selector mechanism which is reliable and which provides a secure connection between the coupling teeth of the coupling ring and the ring gears. There is a tendency for the coupling teeth on the coupling ring and the ring gears to occasionally get stuck top-to-top. Such a situation is not only annoying to the operator of the tool but also involves a disruption of the operation of the tool and perhaps also of an entire production line.

Huvudändamålet med uppfinningen är att skapa en förbättrad reversibel kraftskruvdragare uppvisande en första planetväxel för "framåt" -drift och en andra planetväxel för "bakåt" -drift och uppvisande separata roterbart lagrade kuggkransar alternativt rotationslåsbara för driftlägesomställning, varvid kuggkransarna är så anordnade att ovannämnda problem undvikes.The main object of the invention is to create an improved reversible power screwdriver having a first planetary gear for "forward" operation and a second planetary gear for "reverse" operation and having separate rotatably mounted gear rings or alternatively rotatably lockable for operating position change, the gear rings being otherwise mentioned .

Ytterligare ändamål och fördelar med uppfinningen framgår av den följande beskrivningen och patentkraven.Further objects and advantages of the invention will become apparent from the following description and claims.

En föredragen utföringsform av uppfinningen beskrivs nedan i detalj under hänvisning till bifogade ritningar.A preferred embodiment of the invention is described below in detail with reference to the accompanying drawings.

P20-02705-031205 = = = =5 *~°~Å* 524 581 '''' " . » u - u »I b) Ritningsförteckning: Fig. 1 visar ett längsgående snitt genom transmissionsdelen hos en kraftskruvdragare enligt uppfinningen.P20-02705-031205 = = = = 5 * ~ ° ~ Å * 524 581 "" ".» U - u »I b) List of drawings: Fig. 1 shows a longitudinal section through the transmission part of a power screwdriver according to the invention.

Fig. 2 visar ett tvärsnitt längs linjen II-II i Fig. 1.Fig. 2 shows a cross section along the line II-II in Fig. 1.

Fig. 3 visar ett tvärsnitt längs linjen III-III i Fig. 1.Fig. 3 shows a cross section along the line III-III in Fig. 1.

Fig. 4 visar en delvis skuren sidovy av anordningen i Fig. l .Fig. 4 shows a partially cut side view of the device in Fig. 1.

Kraftskruvdragaren som visas på ritningarna innefattar ett hus lO, en rotationsmotor (icke visad), en krafttransmission innefattande en drivspindel 12, och en driven spindel 13 för anslutning till en utgående axel (icke visad). Krafttransmissionen utgörs av en första planetväxel 14 för "framåt" -drift och en andra planetväxel 24 för "bakåt" -drift.The power screwdriver shown in the drawings comprises a housing 10, a rotary motor (not shown), a power transmission comprising a drive spindle 12, and a driven spindle 13 for connection to an output shaft (not shown). The power transmission consists of a first planetary gear 14 for "forward" operation and a second planetary gear 24 for "reverse" operation.

Den första planetväxeln 14 innefattar ett solhjul 15 utformat såsom en del av drivspindeln 12, tre planethjul 16 lagrade på axeltappar 17 på en planethjulshållare 18, samt en kuggkrans 19 som är både roterbar och axiellt förskjutbart anordnad i huset 10. En tryckring 21 är monterad på kuggkransen 19, och ett paket brickfjädrar 20 är anordnade att utöva en ställkraft på tryckringen 21 och kuggkransen 19 åt vänster i Fig. 1. Brickfjäderpaketet 20 uppstöds mot ett ringelement 22 i huset 10, och axeltapparna 17 bildar ett anslag för tryckringen 21 och definierar det normala driftläget hos kuggkransen 19. Genom denna fjåderarrangemang kan kuggkransen 19 ge efter axiellt i vissa situationer som beskrivs nedan.The first planetary gear 14 comprises a sun gear 15 formed as part of the drive spindle 12, three planet gears 16 mounted on axle pins 17 on a planet gear holder 18, and a gear ring 19 which is both rotatable and axially displaceable arranged in the housing 10. A pressure ring 21 is mounted on the gear ring 19, and a package of washer springs 20 are arranged to exert an adjusting force on the pressure ring 21 and the gear ring 19 to the left in Fig. 1. The washer spring package 20 is supported against an annular element 22 in the housing 10, and the shaft pins 17 form an abutment for the pressure ring 21 and define it normal operating position of the gear ring 19. By this spring arrangement, the gear ring 19 can yield axially in certain situations described below.

Krafttransmissionen består vidare av en andra planetväxel 24 som innefattar ett solhjul 25 som på samma sätt som solhjulet 15 hos den första planetväxeln 14 är utformad som en integrerad del av drivspindeln 12. Den andra .uno-. 524 581 p20_02705_031205 : : : 2 ::'"*'.Ä.¿:'Äf. t planetväxeln 24 innefattar också en kuggkrans 26, och två uppsättningar planethjul 27,28 lagrade på axeltappar 29 resp.30 monterade på planethjulshàllaren 18 vilken följaktligen är gemensam för de två planetväxlarna 14,24.The power transmission further consists of a second planetary gear 24 which comprises a sun gear 25 which in the same way as the sun gear 15 of the first planetary gear 14 is designed as an integral part of the drive spindle 12. The second .uno-. 524 581 p20_02705_031205::: 2 :: '"*'. Ä.¿: 'The planetary gear unit 24 also comprises a gear ring 26, and two sets of planet gears 27,28 mounted on axle pins 29 and 30 respectively mounted on the planetary gear holder 18 which consequently is common to the two planetary gears 14,24.

Planethjulen 27,28 är anordnade i tre seriekopplade par på så sätt att ett av hjulen 27 i varje par står i ingrepp med solhjulet 25, och det andra hjulet 28 i varje par står i ingrepp med kuggkransen 26. Se Fig. 3. Detta innebär att den andra planetväxeln 24 driver den drivna spindeln 13 i "bakåt" -riktningen i förhållande till drivspindeln 12.The planet gears 27,28 are arranged in three series-connected pairs in such a way that one of the wheels 27 in each pair is engaged with the sun gear 25, and the other wheel 28 in each pair is engaged with the gear ring 26. See Fig. 3. This means that the second planetary gear 24 drives the driven spindle 13 in the "backward" direction relative to the drive spindle 12.

På samma sätt som vid den första planetväxeln 14 är kuggkransen 26 hos den andra planetväxeln 24 försedd med en tryckring 31, och ett paket brickfjädrar 33 är placerade mellan tryckringen 31 och en stödring 34. Den senare är monterad mellan en ansats 35 på planethjulshållaren 18 och ett lager 36 för drivspindeln 13. En ansats 37 på planethjulshållaren 18 bildar ett anslag för tryckringen 31 och definierar det normala driftläget hos kuggkransen 26.As with the first planetary gear 14, the ring gear 26 of the second planetary gear 24 is provided with a thrust ring 31, and a package of washer springs 33 are placed between the thrust ring 31 and a support ring 34. The latter is mounted between a shoulder 35 on the planet gear holder 18 and a bearing 36 for the drive spindle 13. A shoulder 37 on the planet gear holder 18 forms an abutment for the thrust ring 31 and defines the normal operating position of the ring gear 26.

Drivspindeln 12 är lagrad i ett lager 32.The drive spindle 12 is mounted in a bearing 32.

Mellan de två kuggkransarna 19, 26 finns en axiellt rörlig kopplingsring 40. På sina motstående sidoytor är kopplingsringen 40 försedd med kopplingständer 43,44 för alternativ sammankoppling med motsvarande tänder 46,47 på kuggkransarna 19 resp. 26. För att möjliggöra förskjutning av kopplingsringen 40 är denna försedd med ett radiellt utstående parti i form av en hylsa 48 med avsatser vilken är fastmonterad på kopplingsringen med en skruv 49.Between the two gear rings 19, 26 there is an axially movable coupling ring 40. On its opposite side surfaces the coupling ring 40 is provided with coupling teeth 43,44 for alternative coupling with corresponding teeth 46,47 on the toothed rings 19 resp. 26. To enable displacement of the coupling ring 40, this is provided with a radially projecting portion in the form of a sleeve 48 with ledges which is mounted on the coupling ring with a screw 49.

Skruvens 49 huvud upptas i en genomgående öppning 51 i en manöverring 53 som är roterbart så väl som axiellt förskjutbart anordnad på husets 10 utsida. Hylsan 48 är förskjutbart upptagen i ett skruvformigt spår 50 i huset 10, och manöverringen 53 är anordnad att vid rotation att åstadkomma en axiell förskjutning av kopplingsringen 40 via en kamverkan mellan spåret 50 och hylsan 48. i 524 581 P20-02705-040505 Rotationsrörelsen hos manöverringen 53 liksom den axiella förskjutningen av kopplingsringen 40 begränsas av spårets 50 utsträckning. Öppningen 51 i manöverringen 53 och skruvens 49 huvud täcks av ett elastiskt band 54 applicerat på ringen 53.The head 49 of the screw 49 is received in a through-opening 51 in an operating ring 53 which is rotatable as well as axially displaceably arranged on the outside of the housing 10. The sleeve 48 is slidably received in a helical groove 50 in the housing 10, and the actuating ring 53 is arranged to cause an axial displacement of the coupling ring 40 via a cam action between the groove 50 and the sleeve 48. In 524 581 P20-02705-040505 The rotational movement of the actuating ring 53 as well as the axial displacement of the coupling ring 40 is limited by the extent of the groove 50. The opening 51 in the operating ring 53 and the head 49 of the screw 49 are covered by an elastic band 54 applied to the ring 53.

I drift överför krafttransmissionen vridmoment från motorn till skruvdragarens utgående axel via drivspindeln 12 och den första planetväxeln 12 eller den andra planetväxeln 24.In operation, the power transmission transmits torque from the motor to the output shaft of the screwdriver via the drive spindle 12 and the first planetary gear 12 or the second planetary gear 24.

Under en normal skruvàtdragningsprocess överförs motorns vridmoment via den första planetväxeln 14, dvs. den utgående axeln roterar i "framåt" -riktningen. För att åstadkomma detta roteras manöverringen 53 så att genom samverkar mellan den radiellt utstickande hylsan 48 och det skruvformiga spåret 50 så förskjuts kopplingsringen 40 axiellt till ett läge där kopplingständerna 43 ingriper med kopplingständerna 46 på den första planetväxelns 14 kuggkrans 19. Kuggkransen 19 är då rotationslàst relativt huset 10 genom att hylsan 48 stoppas mot änden av spåret 50, vilket innebär att det drivande momentet levererat av spindeln 12 överförs till planethàllaren 18 via planethjulen 16 under det att reaktionsmomentet överförs till huset 10 via kuggkransen 19 och hylsan 48. Den andra planetväxeln 24 förblir overksam eftersom dess kuggkrans 26 är frånkopplad kopplingsringen 40 och huset 10, vilket betyder att kuggkransen 26 kan rotera fritt och alltså inte överföra något reaktionsmoment till huset 10.During a normal screw tightening process, the engine torque is transmitted via the first planetary gear 14, ie. the output shaft rotates in the "forward" direction. To accomplish this, the control ring 53 is rotated so that by cooperating between the radially projecting sleeve 48 and the helical groove 50, the coupling ring 40 is displaced axially to a position where the coupling teeth 43 engage the coupling teeth 46 on the first planetary gear 14 gear ring 19. The gear ring 19 is then rotationally locked relative to the housing 10 by stopping the sleeve 48 against the end of the groove 50, which means that the driving torque delivered by the spindle 12 is transmitted to the planet holder 18 via the planet gears 16 while the reaction torque is transmitted to the housing 10 via the gear ring 19 and the sleeve 48. The second planetary gear 24 remains inactive because its ring gear 26 is disconnected from the coupling ring 40 and the housing 10, which means that the gear ring 26 can rotate freely and thus not transmit any reaction moment to the housing 10.

Om ett skruvförband ska lossas, dvs. roteras i omvänd riktningen, måste krafttransmissionen ställas om till sitt "bakåt" -driftläge. Detta àstadkommes genom vridning av manöverringen 53 på huset 10 så att kopplingsringen 40 genom kamverkan mellan spåret 50 och hylsan 48 förskjuts axiellt bort från kuggkransen 19 hos den första planetväxeln 14 och mot kuggkransen 26 hos den andra planetväxeln 24. Därigenom upphör samverkan mellan Hßwwimßß 524 581 kopplingständerna 46 på den första planetväxeln 24 kuggkrans 19 och tänderna 43 pà kopplingsringen 40, och istället upprättas ett ingrepp mellan tänderna 47 pà den andra planetväxelns 24 kuggkrans 26 och tänderna 44 på kopplingsringen 40. I detta läge överförs drivspindelns 12 moment till planethàllaren 18 via solhjulet 25 och de seriekopplade paren planethjul 27,28, under det att reaktionsmomentet överförs från kuggkransen 26 till huset 10 via kopplingsringen 40 och hylsan 48. Kuggkransen 19 hos den första planetväxeln 14 är nu frikopplad och överför inget reaktionsmoment till huset 10. Den första planetväxeln 14 förblir alltså overksam.If a screw connection is to be loosened, ie. rotated in the reverse direction, the power transmission must be switched to its "reverse" operating position. This is accomplished by rotating the control ring 53 on the housing 10 so that the coupling ring 40 is displaced axially away from the ring gear 19 of the first planetary gear 14 by the cam ring between the groove 50 and the sleeve 48 and towards the ring gear 26 of the second planetary gear unit 24. Thereby the interaction between the clutch teeth 46 of the first planetary gear 24 gear ring 19 and the teeth 43 of the clutch ring 40, and instead an engagement is established between the teeth 47 of the second planetary gear 24 gear ring 26 and the teeth 44 of the clutch ring 40. In this position the drive spindle 12 is transmitted to the planet holder 18 via the sun gear And the series-connected pairs of planet gears 27,28, while the reaction torque is transmitted from the ring gear 26 to the housing 10 via the coupling ring 40 and the sleeve 48. The gear ring 19 of the first planetary gear 14 is now disengaged and transmits no reaction torque to the housing 10. The first planetary gear 14 thus remains inactive.

Skulle tänderna 44 pà kopplingsringen 40 händelsevis träffa topp-mot-topp pà tänderna 47 pà kuggkransen 26 skulle driftlägesomställningen störas eller till och med omöjliggöras. Man skulle vara tvungen att pàtvinga transmissionen en rotationsrörelse för att bringa tänderna i rätt läge för ingrepp med varandra, vilket vanligtvis skulle innebära att operatören startar motorn och hoppas att kopplingstânderna automatiskt hittar sina rätta lägen.Should the teeth 44 on the clutch ring 40 accidentally hit the top-to-top of the teeth 47 on the ring gear 26, the operating position changeover would be disturbed or even made impossible. One would have to force the transmission a rotational movement to bring the teeth into the correct position for engagement with each other, which would usually mean that the operator starts the engine and hopes that the clutch teeth automatically find their correct positions.

Om detta inte lyckas kan kopplingsringen 40 fastna mellan kopplingstânderna 44,47 och spåret 50 i huset 10.If this does not succeed, the coupling ring 40 can get stuck between the coupling teeth 44,47 and the groove 50 in the housing 10.

För att möjliggöra för operatören att alltid få en snabb och problemfri omställning även i sådana lägen då kopplingständerna 43 pà kopplingsringen 40 träffar tänderna 46 kuggkransen 19 topp-mot-topp fjädrar alltså kuggkransen 19 undan axiellt mot verkan av brickfjädrarna 20, varvid ytterligare rotationsrörelse kan utföras av kopplingsringen 40 utan att den fastnar. Härigenom erhålles en snabb och problemfri driftlägesvâxling.In order to enable the operator to always have a fast and trouble-free adjustment even in such positions when the clutch teeth 43 on the clutch ring 40 the teeth 46 hit the toothed ring 19 top-to-top, the ring gear 19 thus springs away axially against the action of the washer springs 20, whereby further rotational movement can be performed of the coupling ring 40 without getting stuck. This results in a fast and trouble-free change of operating mode.

På samma sätt kan kuggkransen 26 fjädra undan mot verkan av brickfjädrarna 33 i händelse av att tänderna 44 hos kopplingsringen 40 skulle träffa tänderna 47 hos kuggkransen 26 topp-mot-topp. Även i detta fall kan 524 581 §ﬁ:ﬁ:§::¿*=~~ P20-02705-031205 kopplingsringen 40 roteras ytterligare ett stycke för att underlätta ett korrekt ingrepp med kuggkransen 26.Similarly, the ring gear 26 may spring away from the action of the washer springs 33 in the event that the teeth 44 of the clutch ring 40 strike the teeth 47 of the ring gear 26 top-to-top. Also in this case, the coupling ring 40 can be rotated a further distance to facilitate a correct engagement with the ring gear 26.

Claims

524 581 2 "§" ïf. Pzo-ozvos-onzos - = = = 8

A power screwdriver with a reversible power transmission, comprising a housing (10), a rotary motor, a first "forward" driving planetary gear (14) with a gear ring (19) rotatably mounted in the housing (10), a second "backward" driving planetary gear (24) with series-connected pairs of planet gears (27,28) and a gear ring (26) rotatably mounted in the housing (10), each of said gear rings (19,26) being provided with axially directed coupling teeth (46,47 ), and a coupling ring (40) which is axially displaceable in the housing (10) and provided with coupling teeth (43, 44) for alternative engagement with the coupling teeth (46) on said first planetary gear (14) gear ring (19) and the coupling teeth (47) on said second planetary gear (24) gear ring (26) for alternative rotational reading of the gear ring (19) of said first planetary gear (14) and the gear ring (26) of said second planetary gear (24) relative to the housing (10), characterized in that the gear ring (19) of said first planetary gear (14) as well as the ring gear ( 26) of said second planetary gear (24) is axially displaceable, that spring means (20, 33) are arranged to press said gear rings (19, 26) axially in the direction of the coupling ring (40), and that abutment means (17, 37) are arranged to define the normal operating positions of said gears (19,26).

Power screwdriver according to claim 1, characterized in that the housing (10) is provided with an opening in the form of a helical groove (50) in which a portion (48) projecting radially on the coupling ring (40) is arranged to be included, and an actuating ring (53) rotatably mounted on the outside of the housing (10) is arranged to engage said projecting portion (48), rotational movements of the actuating ring (53) being limited by the extent of the groove (50) and effecting position changes of the power transmission via the coupling ring (40). ).