[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur einstellbaren Drehmomentbegrenzung einer
handgeführten Werkzeugmaschine, insbesondere eines Bohrschraubers oder dgl. mit den
Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Bei handgeführten Werkzeugmaschinen wie Bohrschraubern oder dgl. ist eine einstellbare
Drehmomentbegrenzung erwünscht. Abhängig von unterschiedlichen Schraubaufgaben kann
ein angepaßtes Drehmoment eingestellt werden, mittels dessen eine Schraube fest anziehbar
ist, ohne deren Kopf abzudrehen. Für einen Betrieb als Bohrmaschine soll die Drehmomentbegrenzung
abschaltbar sein.
[0003] Aus der DE 102 02 262 A1 ist ein handgeführter, akkubetriebener Bohrschrauber mit
einer Drehmomentbegrenzung bekannt. Der Bohrschrauber weist ein mehrstufiges Planetengetriebe
auf. Das Hohlrad einer antriebsseitigen ersten Getriebestufe ist mittels eines axial
verschieblichen federvorgespannten Stiftes in Drehrichtung fixiert. Abhängig von der
gewählten Federvorspannung kann das Hohlrad bei Überschreitung eines bestimmten Drehmomentes
gegenüber dem Stift durchrutschen. Das auf ein Werkzeug übertragbare Drehmoment ist
dabei durch das Grenzmoment beschränkt, bis zu dem das Hohlrad noch durch den axial
vorgespannten Stift gehalten werden kann.
[0004] Zur Einstellung der Federvorspannung des Stiftes und damit zur Einstellung der Drehmomentbegrenzung
ist ein drehbarer Ring vorgesehen, der innenseitig eine spiralförmige, sich in axialer
Richtung erstreckende schräge Rampe aufweist. Bei einer Drehung des Ringes wird über
die Schräge der Rampe ein Stift axial verschoben, der seinerseits eine Schraubendruckfeder
vorspannt. Diese Schraubendruckfeder wirkt auf den am Hohlrad anliegenden Raststift.
Bei einer Drehung des Einstellringes reibt die schräge Rampe auf dem anliegenden Stift.
Dieser erfährt neben axialen Kräften auch senkrecht dazu liegende Radialkräfte, die
zu einem Verkanten führen können. Es treten hohe Flächenpressungen zwischen Stift
und Rampe auf. Die Anordnung eines einzelnen exzentrischen Federstiftes kann auch
zu einer Verkantung des Einstellringes und/oder des Hohlrades führen.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einstellbare Drehmomentbegrenzung
derart weiterzubilden, daß bei sicherer Funktionsweise ein Grenzdrehmoment feinfühlig
einstellbar ist.
[0006] Die Aufgabe wird durch eine Einrichtung zur einstellbaren Drehmomentbegrenzung mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
[0007] Dazu wird vorgeschlagen, zwischen einem auf das Hohlrad wirkenden Riegelelement und
einem zur Einstellung der Federvorspannung des Riegelelementes vorgesehenen Einstellelement
einen axial verschieblichen und drehfest geführten Zwischenring vorzusehen. Der Zwischenring
kann flächig geführt sein und weist eine nur geringfügige Neigung zum Verkanten auf.
Auch bei exzentrischer Kraftbeaufschlagung kann die Federvorspannung des Riegelelementes
durch axiale Verschiebung des Zwischenringes verkantungsfrei und damit feinfühlig
eingestellt werden. Zwischen dem Riegelelement und dem Zwischenring entsteht keine
Relativbewegung. Entsprechend ist ein verringerter Verschleiß gegeben. Für eine platzsparende
Bauweise umgreift der Zwischenring zweckmäßig ein Getriebegehäuse des Planetengetriebes
außenseitig und ist dabei in axialer Richtung gleitend darauf geführt. Neben einer
kompakten Bauweise ergibt sich eine gute Verkantungssicherheit.
[0008] In zweckmäßiger Weiterbildung weist der Zwischenring mindestens eine und insbesondere
drei um den Umfang verteilte, radial nach innen sich erstreckende Nasen auf, die in
entsprechende außenseitig des Getriebegehäuses angeordnete Längsnuten eingreifen.
Die Führung der Nasen in den Längsnuten ergibt eine zuverlässige und nahezu verschleißfreie
Drehmomentsicherung bei freier und verkantungssicherer axialer Führung. Dabei ist
ein Riegelelement und insbesondere drei um den Umfang verteilte Riegelelemente vorteilhaft
in den entsprechenden Längsnuten geführt, wobei sie stirnseitig an der jeweiligen
Nase anliegen. Es ergibt sich eine querkraftfreie Axialführung der Riegelelemente.
Deren Versenkung in den Nuten erfordert keinen zusätzlichen Bauraum in radialer Richtung.
Der Zwischenring weist auch bei ansonsten flacher Querschnittsausführung einen großen
Anlagequerschnitt im Bereich seiner Nasen auf, an dem die Riegelelemente unter Federvorspannung
flächig und mit geringer Flächenpressung anliegen können. Es ist eine sichere Funktion
mit geringem Verschleiß gegeben. Die Anordnung von drei um den Umfang verteilten Nasen
und Riegelelementen vermeidet eine exzentrische Krafteinleitung sowohl auf das Hohlrad
als auch auf den Zwischenring. Hohlrad und Zwischenring sind zumindest näherungsweise
frei von Verkantungstendenzen.
[0009] In zweckmäßiger Weiterbildung ist zwischen dem Einstellelement und dem Zwischenring
mindestens einer und insbesondere drei in axialer Richtung wirkende, schräg verlaufende
Rampen sowie eine entsprechende Anzahl von an der jeweiligen Rampe anliegenden Stellfüßen
angeordnet. Dabei ist der Stellfuß vorteilhaft am Zwischenring und die Rampe am Einstellelement
angeordnet. Es kann jedoch auch eine umgekehrte Anordnung zweckmäßig sein. Die Rampen
und die sich in axialer Richtung erstreckenden Stellfüße führen bei einer entsprechenden
Relativbewegung zueinander zu einer Axialverschiebung des Zwischenringes. Bei mehreren
und insbesondere drei um den Umfang verteilten Rampen und Stellfüßen ist die Krafteinleitung
sowohl am Zwischenring als auch am Einstellelement im wesentlichen zentrisch und damit
verkantungsfrei. Die zwischen Rampe und Stellfuß auftretenden Reibkräfte werden durch
die umfangsfeste und axial verschiebliche Führung des Zwischenringes funktionssicher
aufgenommen.
[0010] Das Einstellelement ist vorteilhaft als ein den Zwischenring umschließender, drehbarer
Einstellring ausgebildet. Der Einstellring ist allseitig vom Benutzer umgreifbar und
damit leicht betätigbar. Die Anordnung des Zwischenringes innerhalb des Einstellringes
führt zu einer kompakten Bauweise. Rampe und Stellfuß weisen dabei zweckmäßig einen
in Drehrichtung des Einstellringes wirkenden gegenseitigen Anschlag auf. Eine drehende
Anschlagkraft wird dabei von der drehfesten Führung des Zwischenringes zuverlässig
aufgenommen. Der Einstellbereich des Einstellringes ist zuverlässig begrenzt, ohne
daß ein separater, zum Gerätegehäuse hin wirkender Anschlag erforderlich wäre.
[0011] In zweckmäßiger Weiterbildung weist die Rampe in ihrem schräg verlaufenden Teil Abstufungen
auf. Insbesondere in Verbindung mit Ziffernangaben beispielsweise auf dem Einstellring
ist das Finden einer gewünschten Drehmomenteinstellung anhand der numerierten Stufen
erleichtert. Die Stufung kann dabei auch als Rastung für den Einstellring ausgebildet
sein. Es hat sich insbesondere eine Ausbildung als zweckmäßig herausgestellt, bei
der die Rastung ein in radialer Richtung vorgespanntes, insbesondere eine Druckfeder
und eine Kugel umfassendes Rastelement aufweist. Das Rastelement ist dabei vorteilhaft
im Einstellring angeordnet und greift in umfangsseitig des Getriebegehäuses angeordnete
Rastvertiefungen ein. Es ergibt sich eine bezogen auf die axiale Richtung platzsparende
Bauweise. Die Trennung der in Umfangsrichtung wirkenden Rastung von der Kraftübertragung
zwischen Rampe, Zwischenring und Riegelelement führt zu einer reibungsarmen, feinfühlig
einstellbaren Vorwahl der Drehmomentbegrenzung.
[0012] Das Riegelelement weist vorteilhaft eine Feder und eine an einem Nocken des Hohlrades
in Umfangsrichtung angreifende Kugel auf. Bei einem Durchrutschen des Hohlrades gegenüber
dem Riegelelement bei Überschreiten eines Grenzdrehmomentes findet zwischen beiden
eine Abrollbewegung statt. Die Abrollbewegung ist bezüglich des Grenzdrehmomentes
im Vergleich zu einer Reibbewegung präzise einstellbar und unterliegt einem geringeren
Verschleiß.
[0013] In vorteilhafter Weiterbildung ist das Planetengetriebe ein mehrstufiges Getriebe,
wobei das Riegelelement auf das Hohlrad der antriebsseitigen ersten Getriebestufe
wirkt, und wobei das Einstellelement und der Zwischenring umfangsseitig einer weiteren
Getriebestufe angeordnet sind. In axialer Richtung ist kein zusätzlicher, über die
Länge des mehrstufigen Getriebes hinausgehender Bauraum erforderlich. Insgesamt ergibt
sich eine verkürzte, kompakte Bauform, die den Anwendungsbereich der Werkzeugmaschine
erweitert.
[0014] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher
beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1
- in einer Explosionsdarstellung die wesentlichen Komponenten eines Planetengetriebes
mit einem Einstellring und einem Zwischenring;
- Fig. 2
- in einer Längsschnittdarstellung die Anordnung nach Fig. 1 mit einer Positionierung
des Einstellringes für ein mittleres Grenzdrehmoment;
- Fig. 3
- die Anordnung nach Fig. 2 mit über die Riegelelemente festgelegtem Hohlrad ohne Drehmomentbegrenzung.
[0015] Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Explosionsdarstellung die wesentlichen Komponenten
eines Planetengetriebes 1 eines akkubetriebenen Bohrschraubers. Es kann auch ein netzbetriebenes
Schraub- und/oder Bohrgerät sowie eine andere handgeführte Werkzeugmaschine mit einer
einstellbaren Drehmomentbegrenzung zweckmäßig sein. Das Planetengetriebe 1 weist eine
Getriebegehäuse 6 auf, in dem ein Hohlrad 2 drehbar angeordnet ist. Die entsprechenden
Sonnen- und Planetenräder sind der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
[0016] Das Getriebegehäuse 6 weist außenseitig drei in Umfangsrichtung mit einem Winkel
von jeweils 120° zueinander versetzt angeordnete Längsnuten 8 auf, in denen Riegelelemente
3 längsverschieblich geführt sind. Die Riegelelemente 3 wirken elastisch federnd vorgespannt
in axialer Richtung auf das Hohlrad 2 zur Einstellung eines Grenzdrehmomentes. Einzelheiten
dazu sind im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 näher beschrieben.
[0017] Es ist ein Zwischenring 5 vorgesehen, der drei um 120° versetzt zueinander angeordnete,
radial nach innen sich erstreckende Nasen 7 aufweist. Im montierten Zustand greifen
die Nasen 7 in die Längsnuten 8, wobei der Zwischenring 5 das Getriebegehäuse 6 außenseitig
umgreift. Die Nasen 7 führen in den Längsnuten 8 zu einer drehfesten Halterung des
Zwischenringes 5, wobei dieser auf dem Umfang des Getriebegehäuses 6 in axialer Richtung
näherungsweise spielfrei gleitend geführt ist. Dabei liegen die federvorgespannten
Riegelelemente 3 stirnseitig an den jeweiligen Nasen 7 an. Anstelle der gezeigten
Anordnung mit drei Riegelelementen 3 und einer entsprechenden Anzahl von Nasen 7 können
auch eine Anordnung mit einer abweichenden Anzahl von Riegelelementen 3 zweckmäßig
sein.
[0018] Es ist ein Einstellelement 4 vorgesehen, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel
als Einstellring 11 ausgebildet ist, der den Zwischenring 5 im montierten Zustand
außenseitig umgreift. Die Innenseite des Einstellringes 11 ist dabei gleitend auf
der Außenseite des Zwischenringes 5 geführt. Innenseitig weist der Einstellring 11
einteilig angeformte Rampen 9 auf, die mit ihren Schrägflächen spiralig und dabei
in axialer Richtung sich erstreckend verlaufen. Der Zwischenring 5 weist in axialer
Richtung auf seiner den Rampen 9 zugewandten Seite eine Anzahl von Stellfüßen 10 auf,
die unter dem Druck der Federvorspannung der Riegelelemente 3 in axialer Richtung
auf den jeweiligen Rampen 9 anliegen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei jeweils
um 120° in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnete Rampen 9 und eine entsprechende
Anzahl von Stellfüßen 10 vorgesehen. Es kann auch eine abweichende Anzahl zweckmäßig
sein. Es kann auch eine Anordnung zweckmäßig sein, bei der die Stellfüße 10 am Riegelelement
3 und die Rampen 9 am Zwischenring 5 vorgesehen sind.
[0019] Die Rampen 9 können stetig steigend ausgebildet sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
sind sie mit Abstufungen 13 versehen, die in ihrer Teilung mit außenseitig des Einstellringes
11 angebrachten Symbolen 24 übereinstimmen. Die Abstufungen 13 können als Rastung
für die Stellfüße 10 ausgebildet sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind sie treppenförmig
ohne Rastwirkung ausgebildet. Dabei ist für den Einstellring 11 eine Rastung 14 vorgesehen,
die im gezeigten Ausführungsbeispiel Rastelemente 17, umfassend eine Druckfeder 15
und eine Kugel 16 aufweisen. Korrespondierend zu der Teilung der Abstufung 13 weist
das Getriebegehäuse 6 außenseitig Rastvertiefungen 18 auf, in die die Kugeln 16 eingreifen.
Beim Drehen des Einstellringes 11 rollen die Kugeln 16 unter Druckbelastung seitens
der Feder 15 durch die verschiedenen Rastvertiefungen 18.
[0020] Am Ende einer jeden Rampe 9 ist ein Anschlag 12 vorgesehen, der mit einem entsprechenden
Anschlag 12 des zugehörigen Stellfußes 10 zusammenwirkt. Über die drehfeste Führung
des Zwischenringes 5 am Getriebegehäuse 6 ist damit der Drehbereich des Einstellringes
11 begrenzt.
[0021] Es kann auch eine Anordnung zweckmäßig sein, bei der der Zwischenring 5 an einem
Gerätegehäuse drehfest und längsverschieblich geführt ist. Ebenfalls kann es zweckmäßig
sein einen Anschlag 12 und/oder eine Rastung 14 vorzusehen, die zwischen dem Einstellelement
4 und einem Gerätegehäuse wirkt.
[0022] Fig. 2 zeigt in einer Längsschnittdarstellung die Anordnung nach Fig. 1 im montierten
Zustand. Das Planetengetriebe 1 weist eine antriebsseitige erste Getriebestufe 22
mit dem Hohlrad 2 und eine angedeutete abtriebsseitige zweite Getriebestufe 23 auf.
Es kann auch ein Planetengetriebe 1 mit weiteren Getriebestufen vorgesehen sein. Das
Riegelelement 3 umfaßt im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Stift 25, an dem sich
in Richtung des Hohlrades 2 ein Zapfen 26 mit verringertem Außendurchmesser anschließt.
Auf seiner dem Zapfen 26 gegenüberliegenden Stirnseite liegt der Stift 25 flächig
an der entsprechenden Nase 7 des Zwischenringes 5 an. Auf dem Zapfen 26 des Stiftes
25 ist eine Schraubendruckfeder 19 gehalten, deren Außendurchmesser dem des Stiftes
25 entspricht. Auf der dem Stift 25 gegenüberliegenden Seite der Druckfeder 19 ist
eine Kugel 20 angeordnet, die unter der Vorspannkraft der Druckfeder 19 an einer stirnseitigen
Nockenbahn 27 des Hohlrades 2 anliegt. Die umlaufende Nockenbahn 27 weist drei über
den Umfang verteilte, axial hervorstehende Nocken 21 auf, an denen insgesamt drei
Riegelelemente 3 jeweils mit ihren Kugeln 20 in Umfangsrichtung gehalten anliegen.
Es ergibt sich dadurch ein rastender Formschluß zwischen dem in Umfangsrichtung festliegenden
Riegelelement 3 und dem Hohlrad 2. Unterhalb eines abhängig von der Vorspannkraft
in der Feder 19 vorgegebenen Grenzdrehmomentes ist das Hohlrad 2 relativ drehfest
über die Nocken 21 und die Riegelelemente 3 mit dem Getriebegehäuse 6 verbunden. Es
kann ein Drehmoment durch die beiden Getriebestufen 22, 23 zur Abtriebsseite auf ein
angeschlossenes Werkzeug abgegeben werden. Bei Überschreiten des Grenzdrehmomentes
verschieben die Nocken 21 die Riegelelemente 3 so weit gegen die Vorspannkraft der
Schraubendruckfedern 19, bis die Nocken 21 unter den Kugeln 20 hindurchrutschen bzw.
- rollen können. Das Hohlrad 2 mit den Nocken 21 rutscht gegenüber den Kugeln 20 in
Umfangsrichtung durch, wodurch die Drehmomentübertragung innerhalb des Planetengetriebes
1 begrenzt ist. Das Grenzdrehmoment ist abhängig von der Vorspannkraft in der Druckfeder
19. Durch Drehung der Einstellringes 11 wird der Zwischenring 5 über die Rampen 9
und die darauf in axialer Richtung aufliegenden Stellfüße 10 in axialer Richtung verschoben.
Abhängig vom axialen Versatz des Zwischenringes 5 stellt sich eine Kompression und
damit eine Vorspannkraft in der Druckfeder 19 ein. Es kann auch eine umlaufende Bahn
mit Rastvertiefungen für die Riegelelemente 3 vorgesehen sein.
[0023] Der Zwischenring 5 ist in einer Drehposition gezeigt, bei der die Anschläge 12 beabstandet
zueinander liegen. Die Stellfüße 10 liegen in einem mittleren Bereich der jeweiligen
Rampe 9, woraus sich eine mittlere Vorspannkraft in der Druckfeder 19 und damit ein
mittleres Grenzdrehmoment im Planetengetriebe 1 ergibt.
[0024] Der Einstellring 11 und der Zwischenring 5 umschließen das Getriebegehäuse 6 außenseitig
etwa im Bereich der zweiten Getriebestufe 23. Bei einem Planetengetriebe 1 mit weiteren
Getriebestufen könne der Einstellring 11 und der Zwischenring 5 sowohl im'Bereich
der zweiten Getriebestufe 23 als auch im Bereich der jeweils weiteren Getriebestufe
angeordnet sein.
[0025] Fig. 3 zeigt die Anordnung nach Fig. 2, bei der der Einstellring 11 so weit verdreht
ist, daß der Zwischenring 5 mittels der Rampe 9 axial so weit verschoben ist, daß
der Zapfen 26 des Stiftes 25 bündig an der Kugel 22 anliegt. Die Kugel 20 ist dabei
formschlüssig an der Nockenbahn 27 anliegend gehalten. In Umfangsrichtung ergibt sich
ein Formschluß zwischen den Nocken 21 und den Kugeln 20, in dessen Folge das Hohlrad
20 drehfest ohne Drehmomentbegrenzung beispielsweise für einen Bohrbetrieb gehalten
ist. Es kann auch eine Anordnung zweckmäßig sein, bei der eine formschlüssige Festlegung
der Kugel 20 über ein Zusammendrücken der Feder 19 auf Blocklänge erzielt wird.
1. Einrichtung zur einstellbaren Drehmomentbegrenzung einer handgeführten Werkzeugmaschine,
insbesondere eines Bohrschraubers oder dgl., umfassend ein Planetengetriebe (1) mit
einem Hohlrad (2) und einem axial verschieblichen, federnd vorgespannten und auf das
Hohlrad (2) wirkenden Riegelelement (3), sowie ein Einstellelement (4) zur Einstellung
der Federvorspannung des Riegelelementes (3),
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Riegelelement (3) und dem Einstellelement (4) ein axial verschieblicher
und drehfest geführter Zwischenring (5) vorgesehen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (5) ein Getriebegehäuse (6) des Planetengetriebes (1) außenseitig
in axialer Richtung gleitend geführt umgreift.
3. Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (5) mindestens eine und insbesondere drei um den Umfang verteilte,
radial nach innen sich erstreckende Nasen (7) aufweist, die in entsprechende außenseitig
des Getriebegehäuses (6) angeordnete Längsnuten (8) greifen.
4. Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Riegelelement (3) und insbesondere drei um den Umfang verteilte Riegelelemente
(3) in den entsprechenden Längsnuten (8) geführt sind und stirnseitig der jeweiligen
Nase (7) anliegen.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einstellelement (4) und dem Zwischenring (5) mindestens eine und insbesondere
drei in axialer Richtung wirkende, schräg verlaufende Rampen (9) sowie eine entsprechende
Anzahl von an der jeweiligen Rampe (9) anliegenden Stellfüßen (10) angeordnet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stellfuß (10) am Zwischenring (5) und die Rampen (9) am Einstellelement (4) angeordnet
ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellelement (4) als ein den Zwischenring (5) umschließender, drehbarer Einstellring
(11) ausgebildet ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rampe (9) und der Stellfuß (10) einen in Drehrichtung des Einstellringes (11)
wirkenden gegenseitigen Anschlag (12) aufweisen.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rampe (9) in ihrem schräg verlaufenden Teil Abstufungen (13) aufweist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellring (11) eine in Umfangsrichtung wirkende Rastung (14) aufweist.
11. Einrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rastung (14) ein in radialer Richtung vorgespanntes, insbesondere eine Druckfeder
(15) und eine Kugel (16) umfassendes Rastelement (17) aufweist.
12. Einrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rastelement (17) im Einstellring (11) angeordnet ist und in umfangsseitig des
Getriebegehäuses (6) angeordnete Rastvertiefungen (18) eingreift.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß das Riegelelement (3) eine Feder (19) und eine Kugel (20) umfaßt, die an einem Nocken
(21) des Hohlrades (2) angreift.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (1) ein mehrstufiges Getriebe ist, wobei das Riegelelement (3)
auf das Hohlrad (2) der antriebsseitigen ersten Getriebestufe (21) wirkt, und wobei
das Einstellelement (4) und der Zwischenring (5) umfangsseitig einer weiteren Getriebestufe
(23) angeordnet sind.