WO2006061286A1 - Handwerkzeugmaschine mit einer drehmomentbegrenzungseinheit - Google Patents

Handwerkzeugmaschine mit einer drehmomentbegrenzungseinheit Download PDF

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WO2006061286A1
WO2006061286A1 PCT/EP2005/055369 EP2005055369W WO2006061286A1 WO 2006061286 A1 WO2006061286 A1 WO 2006061286A1 EP 2005055369 W EP2005055369 W EP 2005055369W WO 2006061286 A1 WO2006061286 A1 WO 2006061286A1
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WO
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torque
hand tool
limiting unit
overload
tool according
Prior art date
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PCT/EP2005/055369
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bruno Aeberhard
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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Priority to EP05796977A priority patent/EP1824643B1/de
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B21/00—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/141—Mechanical overload release couplings

Definitions

  • the invention is based on a handheld power tool with a torque limiting unit according to the preamble of claim 1.
  • Hand tool machines such as cordless screwdrivers, cordless drills, or cordless impact drills, have high drive torque, the limitation of which is desirable for some applications.
  • an adjustable torque limiter for example, a number of screws with the same
  • Screwing be screwed into a workpiece, wherein a torque limiting unit disengages as soon as the screws oppose a motor output a certain torque resistance.
  • the torque limiting unit is adjustable by an operator.
  • a hand tool with a torque limiting as described above is known.
  • An operator sets the maximum torque to be transmitted to the tool driver with a torque limiting unit disengaged when the torque produced by the engine exceeds the set maximum torque.
  • a drilling position is provided in which the torque limiting unit can no longer separate and thus an uninterrupted power flow between the engine output and the tool driving is guaranteed even with a strong resistance of the tool.
  • the invention is based on a handheld power tool with a torque limiting unit, with which a maximum torque, which is transmitted from a motor output to a tool driver, is adjustable by an operator.
  • the hand tool machine has an overload clutch, which interrupts a power flow between the engine output and the tool driver, when the transmitted torque exceeds an overload torque. It can undesirable, very high torques, for example, torques above 45 Nm, which can lead to a risk of injury to an operator and to damage in the power tool can be intercepted.
  • an adjustable maximum torque between 1 Nm and 15 Nm, for example, to be able to make a speedy screwing in wood without damage to screws or wood.
  • Drilling position in which the hand tool can be used to its power limit and an interruption of the torque by the torque limiting unit is inadmissible.
  • larger working torques up to about 45 Nm of a
  • Overload clutch the power flow between the engine output and the tool drive above an overload torque.
  • An overload torque is understood to mean a torque which poses a risk potential for the operator.
  • the overload torque is suitably above 45 Nm, in particular above 55 Nm.
  • the overload torque is advantageously preset and unchangeable for an operator and also suitably preset independently of a maximum torque of the torque limiting unit.
  • a reliably adjustable and quickly disengaging torque limiting unit can be achieved if the torque limiting unit interrupts a power flow between the engine output and the tool driving when the torque is exceeded by the maximum torque.
  • Torque limiting unit the power flow between the engine output and the tool driving on a first clutch, and the overload clutch interrupts the power flow to a second clutch. Due to the independent separation of the power flow through the torque limiting unit and the overload clutch, the power tool can be made particularly secure and the maximum torque can be easily adjusted. - A -
  • the torque limiting unit has a bridging position, in which the torque which can be transmitted by it is greater than the overload torque.
  • the torque limiting unit can be adjusted or bypassed independently of the overload clutch, whereby a simple operability of the torque limiting unit can be achieved with a high level of safety for an operator through the overload clutch.
  • the overload clutch comprises an element which is an element of a planetary gear.
  • Hand tool machines with a planetary gear are usually made very compact.
  • an element of the planetary gear as an element of
  • an element that is an element of the torque limiting unit and also an element of the overload clutch is an element that is an element of the torque limiting unit and also an element of the overload clutch. It can also be saved additional elements, whereby the hand tool is kept cheap.
  • the element is expediently such an element, at which the power flow is interrupted by the engine output on the tool driving by the torque limiting unit or the overload clutch, in particular by both the torque limiting unit and the overload clutch is interrupted.
  • a simple and thus inexpensive installation of the power tool can be achieved if the Torque limiting unit and the overload clutch acting in the same direction spring elements.
  • a compact hand tool can be achieved.
  • the compactness of the power tool is conducive when the direction is the axial direction.
  • the arrangement of the spring elements in a spring assembly, the power tool can also be kept very compact.
  • Torque in a large torque range can be achieved if at least the spring elements of the torque limiting unit are different lengths of coil springs. Due to the different lengths, a progressively increasing maximum torque can be achieved in a particularly simple manner with uniform impressions of the spring assembly.
  • the overload clutch in the spring assembly comprises shorter coil springs than the
  • Torque limiting unit These shorter coil springs can be made very tight and thereby provide in the area in which the package is very compressed, a very high spring force of the package, which is relevant for the overload torque.
  • the overload clutch and the torque limiting unit can be made very compact together in this way.
  • the torque limiting unit comprises an adjusting element with a control cam which has a first segment for setting the maximum torque and a control in the first having different second segment for setting a drilling operation without adjustable torque limiter.
  • the second segment of the control cam may be made steeper than the first segment, so that with a short operation of the adjustment member, a large change in torque from a maximum torque to a lock-up position and the overload torque, respectively. It is also possible to design the second segment very flat or without a torque change, whereby an undesired pushing out of the adjusting element from the setting of the drilling operation can be prevented.
  • Slight mechanical stress on the elements of the overload clutch can be achieved when the overload clutch has a multi-element package with a preloaded spring element, with the bias held within the package.
  • the package is expediently limited by at least two elements which are holding the bias voltage with each other, in particular attached to each other.
  • a high preload can be achieved with a plate spring to save space.
  • FIG. 1 shows a front part of a cordless screwdriver with a torque limiting unit and an overload clutch in an exploded view
  • Fig. 3 is a perspective view of a guide sleeve of Figure 1 and
  • Fig. 4 shows an alternative arrangement of elements of a torque limiting unit and an overload clutch.
  • Figures 1 and 2 show a front part of a designed as a cordless power tool hand tool in an exploded view ( Figure 1) and a sectional view ( Figure 2).
  • a torque is transmitted from the engine output 4 to a three-stage planetary gear with, inter alia, planet wheels 8, which consequently rotate about their own axis.
  • the planet gears 8 are mounted on a planet carrier 10, which does not rotate in the normal working mode, that is fixedly connected to a housing 12 of the power tool.
  • the planetary gears 8 drive a ring gear 14, the internal toothing of which engages around a driver 16 and drives it.
  • the driver 16 drives a star 18 and this via an inner square the tool driver. 6
  • the planet carrier 10 rests stationary to the housing 12.
  • the non-rotatable connection is achieved via cam 32 of the planet carrier 10, which engage in cams of the first locking disc 20, wherein the first locking disc 20 in turn connected to cam 34, which are in engagement with cam 36 of the second locking disc 22, with the second locking disc 22 ,
  • the second locking disc 22 in turn is held by arms 38 of the pressure piece 26, which engage between elevations 40 of the second locking disc 22.
  • the two pressure pieces 26, 28 are held by formations 42 in inner grooves 44 ( Figure 3) of the guide sleeve 30.
  • a plate spring 46 is arranged, which is inserted in a holder 48.
  • the holder 48 includes with arms 50, the plate spring 46 and the planet carrier 10 and engages in pockets 52 of the first locking disk 20 a. In these pockets 52, the arms 50 are held by thickenings 54, wherein the holder 48 is held at a voltage with which the plate spring 46 is compressed a little way, on the locking disc 20 and the planet carrier 10 between disc spring 46 and locking disc 20 clamps.
  • the holder 48, the plate spring 46, the planetary carrier 10 and the locking disc 20 form a biased package 56.
  • the force exerted by the plate spring 46 on the planetary carrier 10 and the retaining wheel 58 pressure force is by the arms 50 and the pockets 52 within held the package 56 and thus does not supported by the retaining wheel 58 and a wire ring 64 in the guide sleeve 30 become.
  • the retaining wheel 58 is arranged, which engages with protrusions 60 in the inner grooves 62 of the guide sleeve 30 and rotatably connected thereto and is secured to the wire ring 64 axially in the guide sleeve 30.
  • the spring pressure of the spring elements 24 can be varied to the second locking disc 22 by means of an adjusting means 66.
  • the adjusting means 66 an actuating means 68, a cam ring 70, a
  • Perforated disk 72 Perforated disk 72, a bolt 74 and a spring 76.
  • a recess 78 and a groove 80 hold the cam ring 70 and the perforated disc 72 rotationally fixed in the actuating means 68.
  • Upon rotation of the actuating means 68 of the cam ring 70 is rotated, wherein on a control cam 82 of the cam ring 70 slipping arms 84 for movement of the second pressure piece 28 in the axial direction 86 provide.
  • the arms 84 engage through recesses 88 of the guide sleeve 30 and, loaded by the spring force of the spring elements 24, pressed against the control cam 82. In a movement of the second
  • Pressure element 28 in the axial direction 86 varies the spring pressure of the spring element 24, with which the second locking disc 22 is pressed onto the first locking disc 20.
  • the second locking disk 22 is through oblique flanks of the cams 34, 36 deflected against the spring elements 24, and the first locking disc 20 - and with it the entire package 56 - can rotate against the second locking disc 22.
  • the rotationally fixed connection between planet carrier 10 and guide sleeve 30 is interrupted at a first coupling between the two locking disks 20, 22.
  • the cam ring 70 comprises, in addition to a uniformly rising first segment 90 within the control cam 82, a second, steeper rising segment 92 and a third, flat segment 94 for implementing a drilling operation, which does not change the spring pressure when the cam ring 70 is rotated the spring elements 24 causes.
  • Bridging position are the arms 84 on the third segment 94 and are deflected at most far in the direction of the engine output 4 of the power tool.
  • the spring elements 24 are compressed so far that the spring elements 24 holding pins 96, 98 touch each other, so that the locking disc 22 is held in the axial direction 86 inextricably between the locking disk 20 and the pressure member 28.
  • a latching of the first locking disk 20 via the second locking disk 22 - and thus a separation of the power flow through the first clutch - is no longer possible.
  • Tool driver 6 are transmitted.
  • an overload clutch is arranged within the package 56, which interrupts the power flow to the tool driver 6 when an overload torque is exceeded. If a torque transmitted to the tool driver 6, which reaches the overload torque, the planet carrier 10 is deflected by oblique edges of the cam 32 and the cam of the locking disc 20 in the direction of the plate spring 46 and the plate spring 46 is further compressed against its bias. The planet carrier 10 can now turn against the locking disk 20, whereby the power flow from the engine output 4 to the tool driver 6 is interrupted at a second coupling between the planet carrier 10 and the locking disk 20. While the locking disk 20 and the holder 48 rest in a rotationally fixed manner to the guide sleeve 30, the planet carrier 10 rotates and possibly with it the plate spring 46.
  • the locking disk 20 is thus part of the package 56 thus part of the overload clutch, which consists of just that package 56, and part of the torque limiting unit 2, which additionally includes the plungers 26, 28, the spring elements 24 and the locking disk 22.
  • FIGS. 1 to 3 are alternative arrangements of elements of a torque limiting unit 2 and an overload clutch shown. Substantially identical components are basically numbered with the same reference numerals. Furthermore, with regard to features and functions that remain the same, reference can be made to the description of the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 3.
  • coil springs 100, 102, 104 are executed in different lengths.
  • the longest coil springs 100 are held with a small bias between the locking disc 22 and the pressure member 26.
  • the maximum torque is set to 1 Nm.
  • Spiral springs 102 are still arranged with a small clearance between the locking disc 22 and the pressure piece 26. From a maximum torque of 4 Nm, the spiral springs 102 are compressed in a further rotation of the cam ring 70, so that the maximum torque with a smooth rotation of the cam ring 70 now increases faster, up to a value of 20 Nm.
  • the shortest coil springs 104 are arranged in this position even with a game between the locking disc 20 and the pressure piece 26 and contribute to the force of the existing of the coil springs 100, 102 and 104 spring package yet nothing.
  • Spiral springs 104 also compressed, but between the pins 96, 98 still a small game remains.
  • the maximum torque is now set by the very tight coil springs 104 to 55 Nm.
  • the resulting compressive force by the spring assembly of the coil springs 100, 102, 104 of about 400 N is received within the guide sleeve 30 by the retaining wheel 58 and the wire ring 64.
  • the power flow from the engine output 4 to the tool driver 6 is thus interrupted at the same point at which it is interrupted by the torque limiting unit 2 even at a set outside the drilling position maximum torque.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • One-Way And Automatic Clutches, And Combinations Of Different Clutches (AREA)

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine mit einer Drehmomentbegrenzungseinheit (2), mit der ein maximales Drehmoment, das von einem Motorabtrieb (4) auf eine Werkzeugmitnahme (6) übertragen wird, von einem Bediener einstellbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Handwerkzeugmaschine eine Überlastkupplung umfasst, die einen Kraftfluss zwischen dem Motorabtrieb (4) und der Werkzeugmitnahme (6) unterbricht, wenn das übertragene Drehmoment ein Überlastdrehmoment übersteigt.

Description

Handwerkzeugmaschine mit einer Drehmomentbegrenzungseinheit
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine mit einer Drehmomentbegrenzungseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Handwerkzeugmaschinen, wie beispielsweise Akkuschrauber, akkubetriebene Bohrmaschinen oder akkubetriebene Schlagbohrmaschinen, weisen ein hohes Antriebsdrehmoment auf, dessen Begrenzung für manche Anwendungen wünschenswert ist. Durch eine einstellbare Drehmomentbegrenzung können beispielsweise eine Anzahl von Schrauben mit gleichem
Einschraubmoment in ein Werkstück eingeschraubt werden, wobei eine Drehmomentbegrenzungseinheit ausrastet, sobald die Schrauben einem Motorabtrieb einen bestimmten Drehmomentwiderstand entgegensetzen. Zur Anpassung des maximalen Drehmoments an die durchzuführende Aufgabe ist die Drehmomentbegrenzungseinheit von einem Bediener einstellbar.
Aus der DE 103 09 057 Al ist eine Handwerkzeugmaschine mit einer wie oben beschriebenen Drehmomentbegrenzung bekannt. Durch einen Bediener wird das maximale Drehmoment, das auf die Werkzeugmitnahme übertragen werden soll, eingestellt, wobei eine Drehmomentbegrenzungseinheit ausrastet, wenn das vom Motor erzeugte Drehmoment das eingestellte maximale Drehmoment überschreitet. Zur Abschaltung bzw. zur Überbrückung der Drehmomentbegrenzungseinheit ist eine Bohrstellung vorgesehen, bei der die Drehmomentbegrenzungseinheit nicht mehr trennen kann und somit ein unterbrechungsfreier Kraftfluss zwischen dem Motorabtrieb und der Werkzeugmitnahme auch bei einem starken Widerstand des Werkzeugs gewährleistet ist.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine mit einer Drehmomentbegrenzungseinheit, mit der ein maximales Drehmoment, das von einem Motorabtrieb auf eine Werkzeugmitnahme übertragen wird, von einem Bediener einstellbar ist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Handwerkzeugmaschine eine Überlastkupplung aufweist, die einen Kraftfluss zwischen dem Motorabtrieb und der Werkzeugmitnahme unterbricht, wenn das übertragene Drehmoment ein Überlastdrehmoment übersteigt. Es können unerwünscht auftretende, sehr hohe Drehmomente, beispielsweise Drehmomente oberhalb von 45 Nm, die zu einer Verletzungsgefahr eines Bedieners und zu Schäden in der Handwerkzeugmaschine führen können, abgefangen werden.
Üblicherweise liegt ein einstellbares maximales Drehmoment zwischen 1 Nm und 15 Nm, um beispielsweise eine zügige Verschraubung in Holz vornehmen zu können, ohne dass Schrauben oder Holz Schaden nehmen. Bei einem Bohren müssen zum Teil größere Drehmomente übertragen werden, so dass eine
Bohrstellung vorgesehen ist, in der die Handwerkzeugmaschine bis an ihre Leistungsgrenze verwendet werden kann und eine Unterbrechung des Drehmoments durch die Drehmomentbegrenzungseinheit unzulässig ist. Hierbei können zwar größere Arbeitsdrehmomente bis etwa 45 Nm von einem
Bediener aufgefangen werden, bei einem plötzlichen Blockieren, beispielsweise durch ein Verkanten eines Bohrers in einem Bohrloch, können jedoch kurzzeitig Drehmomente oberhalb von 75 Nm auftreten, die direkt an den Bediener weitergegeben werden. Solche Drehmomente waren bisher an Handwerkzeugmaschinen mit einer Drehmomentbegrenzungseinheit nicht üblich. Um diese hohen Drehmomente abfangen zu können, unterbricht die
Überlastkupplung den Kraftfluss zwischen Motorabtrieb und Werkzeugmitnahme oberhalb eines Überlastdrehmoments . Unter einem Überlastdrehmoment wird ein Drehmoment verstanden, das ein Gefahrenpotential für den Bediener birgt. Das Überlastdrehmoment liegt zweckmäßigerweise oberhalb von 45 Nm, insbesondere oberhalb von 55 Nm. Das Überlastdrehmoment ist vorteilhafterweise voreingestellt und für einen Bediener unveränderbar und außerdem zweckmäßigerweise unabhängig von einem maximalen Drehmoment der Drehmomentbegrenzungseinheit voreingestellt.
Eine zuverlässig einstellbare und schnell ausrastende Drehmomentbegrenzungseinheit kann erreicht werden, wenn die Drehmomentbegrenzungseinheit einen Kraftfluss zwischen dem Motorabtrieb und der Werkzeugmitnahme bei Überschreiten des Drehmoments über das maximale Drehmoment unterbricht. Vorteilhafterweise unterbricht die
Drehmomentbegrenzungseinheit den Kraftfluss zwischen dem Motorabtrieb und der Werkzeugmitnahme an einer ersten Kupplung, und die Überlastkupplung unterbricht den Kraftfluss an einer zweiten Kupplung. Durch die unabhängige Trennung des Kraftflusses durch die Drehmomentbegrenzungseinheit und die Überlastkupplung kann die Handwerkzeugmaschine besonders sicher ausgestaltet und das maximale Drehmoment einfach einstellbar gehalten sein. - A -
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Drehmomentbegrenzungseinheit eine Überbrückungsstellung auf, in der das von ihr übertragbare Drehmoment größer als das Überlastdrehmoment ist. Die Drehmomentbegrenzungseinheit kann unabhängig von der Überlastkupplung eingestellt oder überbrückt werden, wodurch eine einfache Bedienbarkeit der Drehmomentbegrenzungseinheit verbunden mit einer hohen Sicherheit für einen Bediener durch die Überlastkupplung erreicht werden kann.
Es wird außerdem vorgeschlagen, dass die Überlastkupplung ein Element umfasst, das ein Element eines Planetengetriebes ist. Handwerkzeugmaschinen mit einem Planetengetriebe sind üblicherweise sehr kompakt ausgeführt. Durch die Verwendung eines Elements des Planetengetriebes als Element der
Überlastkupplung kann die Kompaktheit der Handwerkzeugmaschine weiter gesteigert werden.
Ebenfalls einer Kompaktheit der Handwerkzeugmaschine förderlich ist die Verwendung eines Elements, das ein Element der Drehmomentbegrenzungseinheit und ebenso ein Element der Überlastkupplung ist. Es können außerdem zusätzliche Elemente eingespart werden, wodurch die Handwerkzeugmaschine preiswert gehalten ist. Das Element ist zweckmäßigerweise ein solches Element, an dem der Kraftfluss von dem Motorabtrieb auf die Werkzeugmitnahme durch die Drehmomentbegrenzungseinheit oder die Überlastkupplung unterbrochen wird, insbesondere durch sowohl die Drehmomentbegrenzungseinheit als auch die Überlastkupplung unterbrochen wird.
Eine einfache und somit preiswerte Montage der Handwerkzeugmaschine kann erreicht werden, wenn die Drehmomentbegrenzungseinheit und die Überlastkupplung in gleiche Richtung wirkende Federelemente umfassen. Zusätzlich kann eine kompakte Handwerkzeugmaschine erreicht werden. Ebenfalls der Kompaktheit der Handwerkzeugmaschine förderlich ist es, wenn die Richtung die Axialrichtung ist.
Durch die Anordnung der Federelemente in einem Federpaket kann die Handwerkzeugmaschine ebenfalls sehr kompakt gehalten sein.
Eine besonders dynamische Einstellung des maximalen
Drehmoments in einem großen Drehmomentbereich kann erreicht werden, wenn zumindest die Federelemente der Drehmomentbegrenzungseinheit unterschiedlich lange Spiralfedern sind. Durch die unterschiedliche Länge kann auf besonders einfache Weise ein progressiv ansteigendes maximales Drehmoment bei gleichförmigem Eindrücken des Federpakets erreicht werden.
Zweckmäßigerweise umfasst die Überlastkupplung in dem Federpaket kürzere Spiralfedern als die
Drehmomentbegrenzungseinheit. Diese kürzeren Spiralfedern können sehr stramm ausgeführt sein und hierdurch in dem Bereich, in dem das Paket sehr weit zusammengedrückt ist, für eine sehr hohe Federkraft des Pakets sorgen, die für das Überlastdrehmoment maßgeblich ist. Die Überlastkupplung und die Drehmomentbegrenzungseinheit können auf diese Weise sehr kompakt zusammen hergestellt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Drehmomentbegrenzungseinheit ein Einstellelement mit einer Steuerkurve, die ein erstes Segment zur Einstellung des maximalen Drehmoments und ein in der Steuerwirkung zum ersten unterschiedliches zweites Segment zur Einstellung eines Bohrbetriebs ohne einstellbare Drehmomentbegrenzung aufweist. Das zweite Segment der Steuerkurve kann beispielsweise steiler als das erste Segment ausgeführt sein, so dass mit einer kurzen Betätigung des Einstellelements eine große Veränderung des Drehmoments von einem maximalen Drehmoment zu einer Überbrückungsstellung bzw. das Überlastdrehmoment erreicht werden kann. Es ist auch möglich, das zweite Segment sehr flach bzw. ohne eine Drehmomentänderung auszugestalten, wodurch ein unerwünschtes Herausdrücken des Einstellelements aus der Einstellung des Bohrbetriebs verhindert werden kann.
Eine geringe mechanische Belastung der Elemente der Überlastkupplung kann erreicht werden, wenn die Überlastkupplung ein Paket mit mehreren Elementen und einem vorgespannten Federelement aufweist, wobei die Vorspannung innerhalb des Pakets gehalten ist. Das Paket ist dabei zweckmäßigerweise von zumindest zwei Elementen begrenzt, die die Vorspannung haltend miteinander, insbesondere aneinander befestigt sind. Eine hohe Vorspannung kann Platz sparend mit einer Tellerfeder erreicht werden.
Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind
Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen :
Fig. 1 einen vorderen Teil eines Akkuschraubers mit einer Drehmomentbegrenzungseinheit und einer Überlastkupplung in einer Explosionsdarstellung,
Fig. 2 den vorderen Teil aus Figur 1 in einer Schnittdarsteilung,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Führungshülse aus Figur 1 und
Fig. 4 eine alternative Anordnung von Elementen einer Drehmomentbegrenzungseinheit und einer Überlastkupplung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Figuren 1 und 2 zeigen einen vorderen Teil einer als Akkuschrauber ausgestalteten Handwerkzeugmaschine in einer Explosionsdarstellung (Figur 1) und einer Schnittdarstellung (Figur 2) . Die Handwerkzeugmaschine umfasst eine Drehmomentbegrenzungseinheit 2, einen Motorabtrieb 4 und eine Werkzeugmitnahme 6. Zum Antrieb der Werkzeugmitnahme 6 wird ein Drehmoment vom Motorabtrieb 4 auf ein dreistufiges Planetengetriebe mit unter anderem Planetenrädern 8 übertragen, die sich infolgedessen um ihre eigene Achse drehen. Die Planetenräder 8 sind auf einem Planetenträger 10 gelagert, der im normalen Arbeitsmodus nicht mitdreht, also ortsfest mit einem Gehäuse 12 der Handwerkzeugmaschine verbunden ist. Die Planetenräder 8 treiben ein Hohlrad 14 an, dessen Innenverzahnung um einen Mitnehmer 16 greift und diesen antreibt. Der Mitnehmer 16 treibt einen Stern 18 an und dieser über einen Innenvierkant die Werkzeugmitnahme 6. Im normalen Betrieb ruht der Planetenträger 10 ortsfest zum Gehäuse 12. Er ist über zwei Rastscheiben 20, 22, sechs Federelemente 24 und zwei Druckstücke 26, 28 drehfest mit einer Führungshülse 30 verbunden, die wiederum drehfest am Gehäuse 12 der Handwerkzeugmaschine befestigt ist. Die drehfeste Verbindung kommt über Nocken 32 des Planetenträgers 10 zustande, die in Nocken der ersten Rastscheibe 20 eingreifen, wobei die erste Rastscheibe 20 ihrerseits mit Nocken 34, die in Eingriff mit Nocken 36 der zweiten Rastscheibe 22 stehen, mit der zweiten Rastscheibe 22 verbunden ist. Die zweite Rastscheibe 22 wiederum ist durch Arme 38 des Druckstücks 26 gehalten, die zwischen Erhebungen 40 der zweiten Rastscheibe 22 greifen. Die beiden Druckstücke 26, 28 sind durch Ausformungen 42 in Innennuten 44 (Figur 3) der Führungshülse 30 gehalten.
Getriebeseitig hinter dem Planetenträger 10 ist eine Tellerfeder 46 angeordnet, die in einen Halter 48 eingelegt ist. Der Halter 48 umfasst mit Armen 50 die Tellerfeder 46 und den Planetenträger 10 und greift in Taschen 52 der ersten Rastscheibe 20 ein. In diesen Taschen 52 sind die Arme 50 durch Verdickungen 54 gehalten, wobei der Halter 48 unter einer Spannung, mit der die Tellerfeder 46 ein Stück weit zusammengedrückt wird, an der Rastscheibe 20 gehalten ist und den Planetenträger 10 zwischen Tellerfeder 46 und Rastscheibe 20 einklemmt. Der Halter 48, die Tellerfeder 46, der Planetenträger 10 und die Rastscheibe 20 bilden ein unter einer Vorspannung stehendes Paket 56. Die von der Tellerfeder 46 auf den Planetenträger 10 bzw. das Halterad 58 ausgeübte Druckkraft wird durch die Arme 50 und die Taschen 52 innerhalb des Pakets 56 gehalten und muss somit nicht durch das Halterad 58 bzw. einen Drahtring 64 in der Führungshülse 30 abgestützt werden. Hinter dem Halter 48 ist das Halterad 58 angeordnet, das mit Ausformungen 60 in Innennuten 62 der Führungshülse 30 eingreift und mit dieser drehfest verbunden sowie mit dem Drahtring 64 axial in der Führungshülse 30 befestigt ist.
Zum Einstellen eines maximalen Drehmoments, das auf die Werkzeugmitnahme 6 übertragen wird, kann der Federdruck der Federelemente 24 auf die zweite Rastscheibe 22 mit Hilfe eines Stellmittels 66 variiert werden. Hierzu weist das Stellmittel 66 ein Betätigungsmittel 68, einen Kurvenring 70, eine
Lochscheibe 72, einen Bolzen 74 und eine Feder 76 auf. Eine Ausformung 78 und eine Nut 80 halten den Kurvenring 70 bzw. die Lochscheibe 72 drehfest im Betätigungsmittel 68. Bei einem Drehen des Betätigungsmittels 68 wird der Kurvenring 70 mitgedreht, wobei auf einer Steuerkurve 82 des Kurvenrings 70 rutschende Arme 84 für eine Bewegung des zweiten Druckstücks 28 in Axialrichtung 86 sorgen. Die Arme 84 greifen durch Ausnehmungen 88 der Führungshülse 30 und werden, durch die Federkraft der Federelemente 24 belastet, gegen die Steuerkurve 82 gedrückt. Bei einer Bewegung des zweiten
Druckstücks 28 in Axialrichtung 86 variiert der Federdruck des Federelements 24, mit der die zweite Rastscheibe 22 auf die erste Rastscheibe 20 gedrückt wird. Durch die Anordnung von vier kürzeren Federelementen 24 zwischen zwei längeren Federelementen 24 kann eine progressive Einstellung des maximalen Drehmoments bei gleichförmigem Verstellen des Kurvenrings 70 erreicht werden, wie unten zu Figur 4 beschrieben ist. Die Lochscheibe 72 verhindert mit ihren Löchern, in die der Bolzen 74 rastend eingreift, ein ungewolltes Verstellen des Betätigungsmittels 68 während des Betriebs der Handwerkzeugmaschine. Im normalen Betrieb der Handwerkzeugmaschine, bei dem ein Drehmoment auf die Werkzeugmitnahme 6 unterhalb des eingestellten maximalen Drehmoments übertragen wird, ruht der Planetenträger 10 relativ zum Gehäuse 12. Erreicht das Drehmoment auf die Werkzeugmitnahme 6 das eingestellte maximale Drehmoment, so wird die zweite Rastscheibe 22 durch schräge Flanken der Nocken 34, 36 gegen die Federelemente 24 ausgelenkt, und die erste Rastscheibe 20 - und mit ihr das gesamte Paket 56 - kann sich gegen die zweite Rastscheibe 22 verdrehen. Die drehfeste Verbindung zwischen Planetenträger 10 und Führungshülse 30 ist an einer ersten Kupplung zwischen den beiden Rastscheiben 20, 22 unterbrochen.
Zur Überbrückung der Drehmomentbegrenzungseinheit 2 umfasst der Kurvenring 70 neben einem gleichförmig ansteigenden ersten Segment 90 innerhalb der Steuerkurve 82 ein zweites, steiler ansteigendes Segment 92 und ein drittes, flaches Segment 94 zur Realisierung eines Bohrbetriebs, das bei einem Verdrehen des Kurvenrings 70 keine Änderung des Federdrucks der Federelemente 24 bewirkt. Bei einer Einstellung der
Überbrückungsstellung liegen die Arme 84 auf dem dritten Segment 94 auf und sind maximal weit in Richtung des Motorabtriebs 4 der Handwerkzeugmaschine ausgelenkt. Die Federelemente 24 sind so weit zusammengedrückt, dass die Federelemente 24 haltende Stifte 96, 98 einander berühren, so dass die Rastscheibe 22 in Axialrichtung 86 unauslenkbar zwischen der Rastscheibe 20 und dem Druckstück 28 gehalten ist. Ein Überrasten der ersten Rastscheibe 20 über die zweite Rastscheibe 22 - und somit ein Trennen des Kraftflusses durch die erste Kupplung - ist nicht mehr möglich. Außerdem greifen die Arme 38 zwischen die Taschen 52 der Rastscheibe 20, wodurch die Rastscheibe 20 drehfest mit der Führungshülse 30 verbunden ist.
Durch die Drehmomentbegrenzungseinheit 2 könnte in dieser Stellung ein für die Handwerkzeugmaschine schädliches und für einen Bediener gefährliches Drehmoment auf die
Werkzeugmitnahme 6 übertragen werden. Um die Übertragung eines solchen Drehmoments zu verhindern, ist innerhalb des Pakets 56 eine Überlastkupplung angeordnet, die den Kraftfluss zur Werkzeugmitnahme 6 bei Überschreiten eines Überlastdrehmoments unterbricht. Wird zur Werkzeugmitnahme 6 ein Drehmoment übertragen, welches das Überlastdrehmoment erreicht, so wird der Planetenträger 10 durch schräge Flanken der Nocken 32 und der Nocken der Rastscheibe 20 in Richtung zur Tellerfeder 46 ausgelenkt und die Tellerfeder 46 gegen ihre Vorspannung weiter zusammengedrückt. Der Planetenträger 10 kann sich nunmehr gegen die Rastscheibe 20 verdrehen, wodurch der Kraftfluss vom Motorabtrieb 4 zur Werkzeugmitnahme 6 an einer zweiten Kupplung zwischen dem Planetenträger 10 und der Rastscheibe 20 unterbrochen ist. Während die Rastscheibe 20 und der Halter 48 drehfest zur Führungshülse 30 ruhen, dreht der Planetenträger 10 und gegebenenfalls mit ihm die Tellerfeder 46.
Die Rastscheibe 20 ist als Teil des Pakets 56 somit Teil der Überlastkupplung, die aus eben jenem Paket 56 besteht, und Teil der Drehmomentbegrenzungseinheit 2, die zusätzlich noch die Druckstücke 26, 28, die Federelemente 24 und die Rastscheibe 22 umfasst.
In Figur 4 ist eine alternative Anordnung von Elementen einer Drehmomentbegrenzungseinheit 2 und einer Überlastkupplung gezeigt. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Ferner kann bezüglich gleich bleibender Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel in den Figuren 1 bis 3 verwiesen werden.
Wie die Federelemente 24 aus dem Ausführungsbeispiel in Figur 1 sind Spiralfedern 100, 102, 104 in unterschiedlicher Länge ausgeführt. Bei einer Einstellung des geringst möglichen maximalen Drehmoments durch den Kurvenring 70 sind die längsten Spiralfedern 100 mit einer geringen Vorspannung zwischen der Rastscheibe 22 und dem Druckstück 26 gehalten. Das maximale Drehmoment ist auf 1 Nm eingestellt. Bei einem Verdrehen des Kurvenrings 70 werden zuerst die Spiralfedern 100 zusammengedrückt, wohingegen die nächstkürzeren
Spiralfedern 102 noch mit einem geringen Spiel zwischen der Rastscheibe 22 und dem Druckstück 26 angeordnet sind. Ab einem maximalen Drehmoment von 4 Nm werden bei einem weiteren Verdrehen des Kurvenrings 70 auch die Spiralfedern 102 zusammengedrückt, so dass das maximale Drehmoment bei einem gleichmäßigen Verdrehen des Kurvenrings 70 nunmehr schneller ansteigt, und zwar bis zu einem Wert von 20 Nm. Die kürzesten Spiralfedern 104 sind auch in dieser Stellung noch mit einem Spiel zwischen der Rastscheibe 20 und dem Druckstück 26 angeordnet und tragen zur Kraft des aus den Spiralfedern 100, 102 und 104 bestehenden Federpakets noch nichts bei.
Erst bei einem Verstellen des Kurvenrings 70 in die Bohrstellung, in der die Arme 84 auf dem dritten Segment 94 aufliegen, werden die sehr kurzen und sehr strammen
Spiralfedern 104 ebenfalls zusammengedrückt, wobei jedoch zwischen den Stiften 96, 98 noch ein geringes Spiel verbleibt. Das maximale Drehmoment ist durch die sehr strammen Spiralfedern 104 nunmehr auf 55 Nm eingestellt. Die hierbei verursachte Druckkraft durch das Federpaket der Spiralfedern 100, 102, 104 von etwa 400 N wird innerhalb der Führungshülse 30 durch das Halterad 58 bzw. den Drahtring 64 aufgenommen.
Erreicht das auf die Werkzeugmitnahme 6 übertragene Drehmoment das Überlastdrehmoment, so wird die Rastscheibe 22 durch die schrägen Flanken der Nocken 32, 36 in Richtung zum Druckstück 26 ausgelenkt, und die Nocken 32, 36 kommen außer Eingriff.
Der Kraftfluss vom Motorabtrieb 4 zur Werkzeugmitnahme 6 wird somit an der gleichen Stelle unterbrochen, bei der er auch bei einem außerhalb der Bohrstellung eingestellten maximalen Drehmoment durch die Drehmomentbegrenzungseinheit 2 unterbrochen wird.

Claims

Ansprüche
1. Handwerkzeugmaschine mit einer Drehmomentbegrenzungseinheit (2), mit der ein maximales Drehmoment, das von einem Motorabtrieb (4) auf eine Werkzeugmitnahme (6) übertragen wird, von einem Bediener einstellbar ist, gekennzeichnet durch eine Überlastkupplung, die einen Kraftfluss zwischen dem Motorabtrieb (4) und der Werkzeugmitnahme (6) unterbricht, wenn das übertragene Drehmoment ein Überlastdrehmoment übersteigt.
2. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentbegrenzungseinheit (2) den Kraftfluss zwischen dem Motorabtrieb (4) und der Werkzeugmitnahme (6) an einer ersten Kupplung unterbricht und die Überlastkupplung den Kraftfluss an einer zweiten Kupplung unterbricht.
3. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentbegrenzungseinheit (2) eine Überbrückungsstellung aufweist, in der das von ihr übertragbare Drehmoment größer als das Überlastdrehmoment ist.
4. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Überlastkupplung ein Element umfasst, das ein Element eines Planetengetriebes ist.
5. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentbegrenzungseinheit (2) und die Überlastkupplung ein gemeinsames Element umfassen.
6. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Drehmomentbegrenzungseinheit (2) und die Überlastkupplung in gleiche Richtung wirkende Federelemente (24) umfassen.
7. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (24) in einem Federpaket angeordnet sind.
8. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Federelemente (24) der Drehmomentbegrenzungseinheit (2) unterschiedlich lange Spiralfedern (100, 102, 104) sind.
9. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Drehmomentbegrenzungseinheit (2) ein Einstellelement mit einer Steuerkurve (82) umfasst, die ein erstes Segment (90) zur Einstellung des maximalen Drehmoments und ein in der Steuerwirkung zum ersten unterschiedliches zweites Segment (92, 94) zur Einstellung eines Bohrbetriebs ohne einstellbare Drehmomentbegrenzung aufweist.
10. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Überlastkupplung ein Paket (56) mit mehreren Elementen und einem vorgespannten Federelement aufweist, wobei die Vorspannung innerhalb des Pakets (56) gehalten ist.
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