DE19903863A1 - Safety clutch, especially for handheld tool, having terminating part which surrounds cage, whereby force of spring arrangement is directed radial outwards - Google Patents
Safety clutch, especially for handheld tool, having terminating part which surrounds cage, whereby force of spring arrangement is directed radial outwardsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitskupplung zur Drehmomentbegrenzung, insbesondere für die Anwen dung bei Handwerkzeugmaschinen wie etwa Bohrmaschi nen und speziell Bohrhämmern. Insbesondere bei mit leistungsfähigen Motoren ausgestatteten Werkzeugma schinen wie mittelschweren bis schweren Bohrhämmern ist die Verwendung einer solchen Kupplung unabding bar, um zu verhindern, daß bei einem Festfressen des Bohrers der Motor zum Stehen kommt und durch einen Überstrom beschädigt wird oder, schlimmer noch, die Maschine dem Benutzer aus der Hand geris sen wird und diesen oder andere Personen möglicher weise verletzt.The invention relates to a safety clutch for Torque limitation, especially for users with hand machine tools such as drilling machines and especially rotary hammers. Especially with powerful tools equipped with powerful motors machines like medium-heavy to heavy rotary hammers the use of such a coupling is essential bar to prevent seizure of the drill the motor comes to a standstill and through an overcurrent is damaged or, worse still, the machine out of the user's hand sen and other people possible wise hurt.
Als Beispiel für eine solche Werkzeugmaschine be ziehungsweise eine darin verwendete Sicherheits kupplung wird auf DE 38 44 311 A1 hingewiesen. Die dort beschriebene Bohrmaschine verfügt entlang der Achse, auf der auch der Bohrer montiert wird, über ein Zahnrad mit Rastvertiefungen und ein Gegenkupp lungsteil mit Rastmulden, die flacher ausgebildet sind als die Rastvertiefungen. In die Rastvertie fungen sind Rastkörper eingelegt, die beim Über schreiten eines Grenzdrehmoments die ihnen zugeord neten Rastmulden unter gleichzeitigem Zusammendrüc ken einer axial orientierten Spiralfeder verlassen und so den Motor vom Bohrer entkoppeln.As an example of such a machine tool be or a security used therein clutch is referred to DE 38 44 311 A1. The drilling machine described there has along the Axis on which the drill is also mounted, via a gear with locking recesses and a counter coupling Lung part with recesses that are flatter are as the recesses. In the rest area Lung bodies are inserted, which when over limit torque assigned to them neten recessed hollows under simultaneous compression leave an axially oriented coil spring and thus decouple the motor from the drill.
Es ist auch eine Sicherheitskupplung bekannt, bei der Rastvertiefungen und Rastmulden sich in radia ler Richtung gegenüberliegen und eine Feder die Rastkörper radial nach innen in die Rastmulden drückt.A safety clutch is also known at the recesses and recesses are in radia opposite direction and a spring the Locking body radially inwards into the locking troughs presses.
Diese Konstruktion mit radial beweglichen Rastkör pern ist zwar vorteilhaft, weil bei ihr das Ausra sten der Kupplung nicht zwangsläufig auch zu einer axialen Verschiebung von auf einer Welle der Kupp lung montierten Komponenten wie insbesondere Zahn rädern führt; es hat sich jedoch gezeigt, daß das Grenzdrehmoment, bei dem eine solche Kupplung aus rastet, sich im Laufe der Lebensdauer der Feder in folge von Setzungserscheinungen des Materials der Feder relativ stark verschiebt und zu starken Streuungen neigt.This construction with radially movable locking bodies pern is advanta- geous, because it is the best Most of the clutch does not necessarily become one axial displacement of on a shaft of the dome components such as tooth leads wheels; however, it has been shown that the Limit torque at which such a clutch is off snaps in over the life of the spring follow signs of settlement of the material of the Spring moves relatively strong and too strong Scatters tend.
Es hat sich herausgestellt, daß wenn bei einer Si cherheitskupplung mit einem Käfig, in dem in Ra dialrichtung bewegliche Rastkörper aufgenommen sind und einem Endstück, in dem Mulden zur Aufnahme von aus dem Käfig vorspringenden Bereichen der Rastkör per gebildet sind, und einer Federeinrichtung, die zum Beaufschlagen der Rastkörper mit einer Kraft in Richtung der Aussparungen dient, das Endstück den Käfig radial außen umgreifend angeordnet ist und die Kraft der Federeinrichtung die Rastelement ra dial nach außen treibt, ein besser reproduzierbares und durch das Setzen der Feder wenig veränderliches Grenzmoment erhalten wird, und daß sich eine solche Sicherheitskupplung insbesondere zur Anwendung bei hohen Drehzahlen eignet. Der Grund dafür ist, daß bei einer solchen erfindungsgemäßen Kupplung die bei Drehung des Käfigs auf die Rastkörper wirkende Fliehkraft die Rastkörper in Richtung der Ausspa rungen treibt, anstatt die Federeinrichtung zu be lasten. Die Kraft, mit der die Rastkörper in die zugeordneten Mulden gedrückt werden, ist somit die Summe aus der durch die Federeinrichtung ausgeübten Kraft und der Fliehkraft, wohingegen es bei der herkömmlichen Konstruktion die Differenz ist. Es ist offensichtlich, daß sich Alterungserscheinungen der Feder auf diese Summe anteilig wesentlich weni ger auswirken können als auf die Differenz.It has been found that when Si safety coupling with a cage, in which in Ra dial direction movable locking body are added and an end piece in which troughs for receiving areas of the latching body projecting from the cage are formed by, and a spring device, the to apply a force to the locking body Direction of the recesses, the tail serves Cage is arranged radially around the outside and the force of the spring means the locking element ra dial drives outwards, a more reproducible and little changeable by setting the spring Limit moment is obtained, and that such Safety clutch especially for use with high speeds. The reason for that is in such a clutch according to the invention when the cage rotates acting on the locking body Centrifugal force the locking body towards the Ausspa drives instead of the spring device burden. The force with which the locking body in the assigned depressions are pressed Sum of those exerted by the spring device Force and the centrifugal force, whereas it with the conventional construction is the difference. It it is obvious that there are signs of aging the spring on this sum proportionately much less impact less than the difference.
Das Endstück, in dem die Mulden gebildet sind, hat vorzugsweise die Form eines Bechers, in dessen zy lindrischer Wand die Mulden ausgebildet sind. Ein große Zahl von Mulden am Innenumfang des Bechers ist erwünscht, damit ein ausgerasteter Rastkörper möglichst schnell wieder auf eine Mulde zum Einra sten trifft, andererseits darf der Abstand zwischen Mulden nicht so klein sein, daß dazwischen verblei bende Stege von darüber hinweg schleifenden Rast körpern abgetragen werden können. Von daher ist es zweckmäßig, wenn die gesamte Breite der Mulden in Umfangsrichtung etwa der Hälfte des Innenumfangs des Bechers entspricht.The end piece in which the troughs are formed has preferably in the form of a cup, in the zy Lindrisch wall the hollows are formed. On large number of troughs on the inner circumference of the cup is desired, so that a disengaged locking body as quickly as possible on a recess to lock most hits, on the other hand the distance between Troughs should not be so small that lead between them bridges of rest dragging over it bodies can be removed. Hence it is useful if the entire width of the troughs in Circumferential direction about half of the inner circumference of the cup.
Für eine sichere, achsfeste Drehmomentübertragung sind wenigstens drei Rastkörper erwünscht, ihre Zahl kann aber je nach benötigtem Grenzdrehmoment erhöht werden.For safe, axially fixed torque transmission at least three locking bodies are desired, yours Number can, however, depending on the required limit torque increase.
Die Rastkörper können kugel- oder zylinderförmig sein, wobei im Fall eines hohen Grenzdrehmoments die zylindrische Form wegen der größeren Kontakt fläche zwischen dem Rastkörper und der Mulde bezie hungsweise insbesondere dem Rand der Mulde bevor zugt ist.The locking bodies can be spherical or cylindrical be, in the case of a high limit torque the cylindrical shape because of the greater contact area between the locking body and the trough way especially in front of the edge of the trough is moving.
Der Käfig ist vorzugsweise mit einem hohlzylindri schen Abschnitt ausgebildet, der in das Endstück eingreift, wobei die Rastkörper in Durchbrechungen der Wände des hohlzylindrischen Abschnitts aufge nommen sind. So kann durch die Durchbrechungen hin durch eine im Innern des hohlzylindrischen Ab schnitts untergebrachte Federeinrichtung auf die Rastkörper einwirken.The cage is preferably with a hollow cylinder rule formed section into the tail engages, the locking body in openings of the walls of the hollow cylindrical section are taken. So can go through the breakthroughs by an inside of the hollow cylindrical Ab sectioned spring device on the Act locking body.
Diese Federeinrichtung umfaßt vorzugsweise wenig stens eine Ringfeder. Insbesondere, wenn die Dicke der Wand des hohlzylindrischen Abschnitts kleiner als der Durchmesser der Rastkörper ist, kann diese Ringfeder direkt an der inneren Umfangsfläche des hohlzylindrischen Abschnitts anliegen. Es kann eine einzelne Ringfeder vorgesehen werden, denkbar ist aber auch die Verwendung einer Vielzahl von dünnen, konzentrisch ineinander geschachtelten Federn.This spring device preferably comprises little at least one ring spring. Especially when the thickness the wall of the hollow cylindrical section is smaller than the diameter of the locking body, this can Ring spring directly on the inner circumferential surface of the hollow cylindrical section. It can be one single ring spring are provided, is conceivable but also the use of a variety of thin, feathers nested concentrically.
Damit die Ringfeder zusammengedrückt werden kann, darf sie sich nicht über einen Winkel von 360° er strecken, sondern muß einen sektorförmigen Aus schnitt besitzen. Um zu verhindern, daß durch eine Drehung der Feder hinter einer Durchbrechung des Käfigs zu liegen kommt und somit keine Kraft auf den darin aufgenommenen Rastkörper ausüben kann, ist zweckmäßigerweise eine Verdrehsicherung vorge sehen. Diese kann aus einer radial orientierten Zunge des hohlzylindrischen Abschnitts bestehen, die in den Ausschnitt der Ringfeder eingreift; al ternativ kann die Ringfeder auch punktuell an dem hohlzylindrischen Abschnitt befestigt sein, zum Beispiel durch Nieten.So that the ring spring can be compressed, it must not extend over an angle of 360 ° stretch, but must have a sector-shaped out own cut. To prevent that by a Rotation of the spring behind an opening in the Cage lies and therefore no strength can exercise the locking body contained therein, is advantageously an anti-rotation is featured see. This can consist of a radially oriented one Tongue of the hollow cylindrical section, which engages in the cutout of the ring spring; al Alternatively, the ring spring can also be selectively attached to the be attached to the hollow cylindrical section Example by riveting.
Eine bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen Kupplung sind Bohrmaschinen, insbesondere mittel schwere bis schwere Bohrhämmer. Allgemein ist aber der Einsatz der Kupplung in beliebigen motorgetrie benen Maschinen denkbar, insbesondere in Maschinen, in denen ein Werkzeug oder Werkstück über ein Un tersetzungsgetriebe von einem Motor angetrieben ist, wobei in diesem Fall die Kupplung vorzugsweise im hochtourig drehenden Teil der Maschine zwischen dem Motor und dem Übersetzungsgetriebe angeordnet ist. Insbesondere hier bietet die erfindungsgemäße Kupplung ferner den Vorteil, daß sie sehr klein und kompakt gebaut werden kann, da sie für Drehmomente ausgelegt werden kann, die im Vergleich zu denen im niedertourigen Teil der Maschine abtriebsseitig vom Untersetzungsgetriebe relativ klein sind.A preferred application of the invention Couplings are drills, especially medium heavy to heavy rotary hammers. But is general the use of the clutch in any motor transmission possible machines, especially in machines, in which a tool or workpiece over an Un Reduction gear driven by a motor in which case the clutch is preferred in the high-speed rotating part of the machine between arranged the engine and the transmission gear is. In particular here, the invention offers Coupling also has the advantage that it is very small and can be built compactly because it can handle torques can be interpreted in comparison to those in low-speed part of the machine on the output side of the Reduction gears are relatively small.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfüh rungsbeispielen.Further features and advantages of the invention result from the following description of Ausfüh examples.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Maschine mit einer erfindungsgemä ßen Kupplung im Schnitt entlang der Achse der Kupplung; Fig. 1 shows a section of a machine with a clutch according to the invention in section along the axis of the clutch;
Fig. 2 zeigt einen Schnitt senkrecht zur Achse der Kupplung entlang der in Fig. 1 mit II-II bezeichneten Ebe ne gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung; und Fig. 2 shows a section perpendicular to the axis of the clutch along the plane designated II-II in Fig. 1 according to a first embodiment of the invention; and
Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus einem Querschnitt entsprechend dem aus Fig. 2 gemäß einer zweiten Ausge staltung der Erfindung. Fig. 3 shows a section of a cross section corresponding to that of FIG. 2 according to a second embodiment of the invention.
Die erfindungsgemäße Kupplung ist in Fig. 1 in ei ne Maschine eingebaut gezeigt. Bei dieser Maschine kann es sich zum Beispiel um einen Bohrhammer han deln. Die Kupplung besteht im wesentlichen aus zwei Teilen 1,3, hier als Endstück 1 und Käfig 3 be zeichnet, die ineinander greifen und um eine ge meinsame Achse drehbar montiert sind. Das Endstück 1 hat die Form eines Bechers, das heißt eines Gefä ßes mit flachem Boden 8 und einer im wesentlichen senkrecht zum Boden verlaufenden, zylinderförmigen umlaufenden Wand 9. Das Endstück 1 umgreift den Kä fig 3, der hier einen zum Boden 8 parallelen Flansch 10, eine auf eine Welle 4 aufgepreßte Muffe 11 und einen hohlzylindrischen Abschnitt 12 umfaßt, der in Fig. 2 in Draufsicht gezeigt ist. Der hohlzylindrische Abschnitt 12 erstreckt sich kon zentrisch zur Muffe 11 und ist durch Durchbrechun gen 13 seiner Wände in vier Teile unterteilt, die sich jeweils über einen Winkelsektor von knapp 90° erstrecken. In jeder der Durchbrechungen 13 ist ein Rastkörper 2 untergebracht, der die Form eines Zy linders mit zur Achse der Welle 4 parallele Achse hat. Die Wandstärke des hohlzylindrischen Ab schnitts 12 ist geringfügig kleiner als der Durch messer der Rastkörper 2. Eine Federeinrichtung 5 in Gestalt einer Ringfeder schmiegt sich an die In nenoberfläche des hohlzylindrischen Abschnitts 12 an und hält Bereiche der Rastkörper, die über die Außenoberfläche des hohlzylindrischen Abschnitts 12 vorstehen, in Mulden 14 gedrückt, die am Innenum fang der Wand 9 des Bechers gleichmäßig verteilt sind.The coupling according to the invention is shown in Fig. 1 installed in egg ne machine. This machine can be, for example, a hammer drill. The coupling consists essentially of two parts 1 , 3 , here as end piece 1 and cage 3 , which interlock and are rotatably mounted about a common axis. The end piece 1 has the shape of a cup, that is to say a vessel with a flat bottom 8 and a cylindrical circumferential wall 9 running essentially perpendicular to the bottom. The end piece 1 encompasses the cap 3 , which here comprises a flange 10 parallel to the bottom 8 , a sleeve 11 pressed onto a shaft 4 and a hollow cylindrical section 12 , which is shown in FIG. 2 in a top view. The hollow cylindrical portion 12 extends conically to the sleeve 11 and is divided by perforations 13 of its walls into four parts, each of which extends over an angular sector of almost 90 °. In each of the openings 13 , a locking body 2 is housed, which has the shape of a cylinder with the axis of the shaft 4 parallel axis. The wall thickness of the hollow cylindrical section 12 is slightly smaller than the diameter of the locking body 2 . A spring device 5 in the form of an annular spring hugs the inner surface of the hollow cylindrical portion 12 and holds areas of the latching body which protrude beyond the outer surface of the hollow cylindrical portion 12 , pressed into troughs 14 , which are evenly distributed on the inner circumference of the wall 9 of the cup are.
Jede Mulde hat in Umfangsrichtung des hohlzylindri schen Abschnitts 12 zwei seitliche Flanken 15, an denen ein in die Mulde 14 eingreifender Rastkörper zu liegen kommt, wenn ein Drehmoment zwischen dem Käfig 3 und dem Endstück 1 übertragen wird. Die Ge stalt dieser Flanken 15 bestimmt zusammen mit der Steife der Federeinrichtung 5, die die Rastkörper 2 in die Mulden 14 drückt, das Grenzdrehmoment, wel ches die Kupplung zu übertragen in der Lage ist. Each trough has in the circumferential direction of the hohlzylindri's section 12 two side flanks 15 on which an engaging in the trough 14 locking body comes to rest when a torque is transmitted between the cage 3 and the end piece 1 . The Ge stalt these flanks 15 determines together with the stiffness of the spring device 5 , which presses the locking body 2 into the troughs 14 , the limit torque, which is able to transmit the clutch.
Wenn für Rechts- oder Linkslauf unterschiedliche Grenzdrehmomente erwünscht sind, können die Verläu fe der zwei Flanken 15 jeder Mulde 14 unterschied lich sein.If different limit torques are desired for right-hand or left-hand rotation, the expansions of the two flanks 15 of each trough 14 can be different.
Wenn das Grenzdrehmoment überschritten wird, zum Beispiel weil ein über die Kupplung angetriebener Bohrer steckenbleibt, werden die Rastkörper 2 von der Flanke 15, an der sie anliegen, radial nach in nen entgegen der Kraft der Federeinrichtung 5 ge preßt; diese weicht der Kraft nach innen aus, und es kommt zum Überrasten der Kupplung.If the limit torque is exceeded, for example because a drill driven via the clutch gets stuck, the latching bodies 2 are pressed radially from against the force of the spring device 5 by the flank 15 against which they rest; this dodges the force inwards and the clutch locks.
Die Federeinrichtung 5 hat im hier gezeigten Aus führungsbeispiel die Form eines Rings mit einem Ausschnitt 16, in den eine radial nach innen ge richtete Zunge 6 des hohlzylindrischen Abschnitts 12 eingreift. Die Zunge 6 beschränkt eine ansonsten mögliche Drehung der Federeinrichtung 5 in Umfangs richtung, so daß ausgeschlossen ist, daß der Aus schnitt 16 infolge einer Drehung der Federeinrich tung 5 gegenüber einer Durchbrechung 13 zu liegen kommt, und so der in der Unterbrechung 13 unterge brachte Rastkörper 2 nach innen herausfallen kann.The spring device 5 in the exemplary embodiment shown here has the shape of a ring with a cutout 16 into which a radially inwardly directed tongue 6 of the hollow cylindrical section 12 engages. The tongue 6 limits an otherwise possible rotation of the spring device 5 in the circumferential direction, so that it is excluded that the cut 16 due to a rotation of the Federeinrich device 5 comes to rest against an opening 13 , and thus brought in the interruption 13 brought locking body 2 can fall out inside.
Die Federeinrichtung 5 ist in der Figur einteilig dargestellt, sie kann aber auch aus vielen dünnen, konzentrisch ineinander geschachtelten einzelnen Ringfedern aufgebaut sein. Eine solche Ausgestal tung hat den Vorteil, daß sich eine Belastung der Feder durch die nach innen drückenden Rastkörper auf eine Vielzahl von Einzelfedern verteilt, die spezifische Belastung jeder einzelnen Feder somit geringer ist und eine Änderung ihrer Form und/oder ihrer Steife im Laufe des Betriebs der Kupplung in engeren Grenzen gehalten werden kann, als dies mit einer einteiligen Federeinrichtung 5 möglich ist.The spring device 5 is shown in one piece in the figure, but it can also be constructed from many thin, concentrically nested individual ring springs. Such Ausgestal device has the advantage that a load on the spring is distributed to a plurality of individual springs by the inwardly pressing locking body, the specific load of each spring is thus less and a change in its shape and / or its stiffness in the course of operation the clutch can be kept within narrower limits than is possible with a one-piece spring device 5 .
Fig. 3 zeigt einen partiellen radialen Schnitt durch eine Kupplung gemäß einer zweiten Ausgestal tung der Erfindung. Der axiale Schnitt durch diese Kupplung ist identisch mit dem in Fig. 1 gezeigten und wird nicht erneut beschrieben. Die Ausgestal tung nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach Fig. 2 dadurch, daß anstelle der Zunge 7 ein Stift 7, zum Beispiel eine Niete, durch Bohrungen des hohlzylindrischen Abschnitts 12 und der Federein richtung 5 verläuft und so eine punktuelle Befesti gung dieser Federeinrichtung 5 am hohlzylindrischen Abschnitt 12 schafft, die eine Verdrehung beider gegeneinander ausschließt. Der Stift hat, wie in der Figur deutlich zu sehen ist, an seinem radial inneren Ende 17 keinen Kopf, so daß er einer Ein wärtsbewegung der Federeinrichtung 5 durch von ihm benachbarten Rastkörper 2 ausgeübten Druck nicht entgegenwirkt. So ist sichergestellt, daß die Fe derkonstante, mit der die Rastkörper 2 von der Fe dereinrichtung 5 in die Mulden 14 gedrückt werden, für alle Rastkörper die gleiche ist. Fig. 3 shows a partial radial section through a clutch according to a second embodiment of the invention. The axial section through this coupling is identical to that shown in Fig. 1 and will not be described again. The Ausgestal processing of FIG. 3, 2, characterized in differs from that of FIG. That in place of the guide 7, a pin 7, for example a rivet, direction through bores of the hollow cylindrical portion 12 and the Federein runs 5 and as a punctual Fixed To supply this Creates spring device 5 on the hollow cylindrical section 12 , which prevents the two from rotating relative to one another. The pin, as can be clearly seen in the figure, has no head at its radially inner end 17 , so that it does not counteract an upward movement of the spring device 5 by the locking body 2 adjacent to it. This ensures that the Fe derkonstante, with which the locking body 2 are pressed by the Fe dereinrichtung 5 into the troughs 14 , is the same for all locking bodies.
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