Drehmomentschrauber als Kraftschrauber

Die Erfindung betrifft einen Drehmomentschrauber als Kraftschrauber nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Drehmomentschrauber, sogenannte Kraftschrauber sind handgeführte Schraubgeräte für große Verschraubungen. Solche Drehmomentschrauber sind in unterschiedlichen Ausführungsformen für Drehmomentbereiche zwischen ca. 150 Nm bis 10000 Nm allgemein bekannt.

Prinzipiell sind solche Drehmomentschrauber mehrstufig aufgebaut: in einem Gehäuse mit wenigstens einem Handgriff ist in Reihe ein relativ schnelllaufender Antriebsmotor, beispielsweise ein Elektromotor und ein nachgeschaltetes Zwischengetriebe angeordnet. Zudem sind bekannte Drehmomentschrauber meist als sogenannte Abschaltschrauber ausgebildet, die nach dem Einschalten bei Erreichen eines voreinstellbaren

Schraubdrehmoments selbsttätig abschalten. Im Gehäuse als Motor- und Elektronikgehäuse sind die dazu erforderlichen Betätigungs-, Anzeige- und Steuerelemente enthalten. Dem Zwischengetriebe nachgeschaltet und anschließend an das Gehäuse ist ein schweres stabiles Schraubgetriebe als Planetengetriebe für die bei einem Schraubvorgang erforderlichen hohen Drehmomente angeordnet. Das Planetengetriebe weist ein äußeres Hohlrad auf, an dem, insbesondere zum Unterschied zu einer einfachen Handbohrmaschine, ein radial abstehender Drehmoment-Stützfuß angebracht ist. Dieser Drehmoment-Stützfuß schwenkt bei einem Schraubvorgang gegen einen in der Nähe der Verschraubung erforderlichen festen Stützpunkt und stützt dort die am Planetengetriebe auftretenden hohen Reaktionskräfte ab, die nicht mehr von Hand von einer Bedienperson abgestützt werden könnten. Bei einer drehfesten Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Planetengetriebe würde bei einem Schraubvorgang das Hohlrad zusammen mit dem Drehmoment-Stützfuß und dem handgeführten Gehäuse so lange und so weit verschwenken, bis der Drehmoment-Stützfuß an seinem festen Stützpunkt anliegen würde. Damit würde die Gefahr bestehen, dass bei engen Platzverhältnissen und den großen auftretenden Drehmomenten bei einem Schraubvorgang das Gehäuse und/oder Körperteile einer Bedienperson mit großer Kraft gegen ein Hindernis geschwenkt und eingeklemmt werden. Aus Sicherheitsgründen und zum Schutz von Bedienpersonen ist daher bei Drehmomentschraubern die Drehbewegung des äußeren Sonnenrads des Schraubgetriebes von der Drehbewegung des handgeführten Gehäuses entkoppelt, zum Beispiel in dem das Hohlrad des Planetengetriebes in einem das Hohlrad teilweise übergreifenden endseitigen Ringteil des Gehäuses verdrehbar gelagert ist. Bei den bekannten Drehmomentschraubern sind der Antriebsmotor, insbesondere ein Elektromotor und das nachgeschaltete Zwischengetriebe verdrehfest im Gehäuse angeordnet. Bei typischen Anordnungen treten bei einem Schraubvorgang Motor-Abtriebdrehmomente von ca. 1 Nm auf. Mit dem dem Antriebsmotor nachgeschalteten, verdrehfest im Gehäuse gehaltenen Zwischengetriebe wird die Abtriebdrehzahl des Antriebsmotors mit einem vorgegebenen Untersetzungsverhältnis reduziert bei einem entsprechend erhöhten Zwischengetriebe-Abtriebdrehmoment. Typischerweise wird etwa ein Untersetzungsverhältnis von 10:1 gewählt mit einem entsprechend 10fachen Abtriebdrehmoment von ca. 10 Nm. Durch die vorstehend erläuterte verdrehbare Verbindung zwischen dem handgeführten Gehäuse und dem schweren Schraubgetriebe als Planetengetriebe werden bei dieser bisherigen Anordnung nur die am Planetengetriebe auftretenden Reaktionskräfte vom Drehmoment-Stützfuß abgestützt, während das Zwischengetriebe- Abtriebdrehmoment von einer Bedienperson von Hand abgestützt werden muss.

Die vorstehend genannten typischen Zwischengetriebe-Abtriebdrehmomente von ca. 10 Nm, die als Reaktionskräfte von einer Bedienperson abzustützen sind, erfordern einen hohen Kraftaufwand, wodurch die Arbeit mit einem Drehmomentschrauber über längere Zeit kraftraubend und beschwerlich ist. Zudem sind Auslegungen und Dimensionierungen mit höheren Zwischengetriebe-Abtriebdrehmomenten nicht möglich und durch die Belastbarkeit von Bedienpersonen limitiert.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Drehmomentschrauber als Kraftschrauber so weiterzu bilden, dass bei einem Schraubvorgang die an einem handgeführten Gehäuse auftretenden Reaktionskräfte, die von einer Bedienperson abzustützen sind, reduziert sind.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der darauf rückbezogenen Unteransprüche.

Gemäß Anspruch 1 ist ein Drehmomentschrauber als Kraftschrauber vorgesehen, der einen Antriebsmotor mit vorgegebener, bevorzugt hoher, Drehzahl und vorgegebenem Motor-Abtriebdrehmoment aufweist. Ferner ist ein dem Antriebsmotor nachgeschaltetes Zwischengetriebe vorgesehen, das die Abtrieb-Drehzahl des Antriebsmotors mit einem vorgegebenen Untersetzungsverhältnis reduziert, vorzugsweise bei einem entsprechend erhöhten Zwischengetriebe-Abtriebdrehmoment. Zudem ist ein dem Zwischengetriebe nachgeschaltetes Schraubgetriebe mit einem abtriebseitigen Schraubwerkzeugteil vorgesehen, wobei das Schraubgetriebe die Abtrieb-Drehzahl des Zwischengetriebes mit einem vorgegebenen Untersetzungsverhältnis reduziert, vorzugsweise bei einem entsprechend erhöhten Schraubgetriebe-Abtriebsdrehmoment, welches für einen bestimmten Schraubvorgang erforderlich ist. Weiter ist ein Gehäuse mit wenigstens einem Handgriff vorgesehen, in dem der Reihe nach der Antriebsmotor und das Zwischengetriebe angeordnet sind, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass von einer Bedienperson das Gehäuse am wenigstens einen Handgriff während eines Schraubvorgangs zu halten ist und/oder am Gehäuse auftretende Reaktionskräfte als Drehkräfte abzustützen sind. Das Schraubgetriebe ist ein Planetengetriebe mit einem äußeren Hohlrad mit einer Innenverzahnung, wobei das Hohlrad am Gehäuse verdrehbar gelagert ist und einen radial abstehenden Drehmoment-Stützfuß aufweist, der bei einem Schraubvorgang gegen einen erforderlichen festen Stützpunkt schwenkt und dort die am Planetengetriebe auftretenden Reaktionskräfte abstützt.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Antriebsmotor verdrehfest im Gehäuse angeordnet und fixiert ist und das Zwischengetriebe im Gehäuse verdrehbar gelagert und mit dem Hohlrad drehfest verbunden ist. Dadurch sind bei einem Schraubvorgang von einer Bedienperson nur die am Gehäuse durch den Antriebsmotor auftretenden Reaktionskräfte abzustützen und/oder werden bei einem Schraubvorgang die durch das Zwischengetriebe auftretenden Reaktionskräfte zusätzlich mit dem Drehmoment-Stützfuß abgestützt.

Mit anderen Worten ist auch bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Antriebsmotor verdrehfest im Gehäuse angeordnet und fixiert. Das Zwischengetriebe ist jedoch im Gehäuse verdrehbar gelagert und mit dem Hohlrad des Planetengetriebes drehfest verbunden. Bei einem Schraubvorgang treten damit nur die am Gehäuse durch den Antriebsmotor auftretenden Reaktionskräfte auf, welche wie vorstehend erläutert typischerweise in der Größenordnung von 1 Nm dimensionierbar sind und von einer Bedienperson abzustützen sind. Die höheren durch das Zwischengetriebe auftretenden Reaktionskräfte werden durch die verdrehfeste Verbindung mit dem Hohlrad zusätzlich mit dem Drehmoment-Stützfuß abgestützt.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung können im Vergleich zum Stand der Technik die am Gehäuse auftretenden Reaktionskräfte für eine kraftsparende und bequeme Handhabung stark reduziert werden und/oder es werden Freiräume für Dimensionierungen mit höheren Zwischengetriebe- Abtriebdrehmomenten möglich, da gegebenenfalls dann immer noch relativ geringe Abtriebdrehmomente des Antriebsmotor von Hand gut abzustützen sind.

Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Anordnung mit unterschiedlichen Motoren, insbesondere mit Elektromotoren, möglich, wobei gegebenenfalls auch Pneumatik-Motoren oder Hydraulik-Motoren verwendbar sind.

In einer konkreten Ausführungsform kann am Gehäuse ein Handgriff als Pistolengriff angeordnet sein. Bei einer Ausführungsform als Akku-Schrauber mit einem Elektromotor kann weiter am Pistolengriff eine Aufnahmebox für einen Energiespeicher, zum Beispiel einen Akku, zur Energieversorgung des Elektromotors angebracht sein.

Der Drehmoment-Stützfuß kann abnehmbar ausgeführt sein, wobei am Hohlrad in einem Teilbereich eine Außenverzahnung angebracht ist, auf die ein Anschlussring des Drehmoment-Stützfußes mit zugeordneter Innenverzahnung aufsteckbar und fixierbar ist. Ferner kann der Ausgang des Planetengetriebes als Abtriebmehrkant, zum Beispiel als Abtriebvierkant, ausgebildet sein, auf den als Schraubwerkzeugteil eine wechselbare Stecknuss aufsteckbar ist.

Ein einfacher erfindungsgemäßer Aufbau ergibt sich, wenn die Abtriebsdrehwellen des Antriebsmotors, des Zwischengetriebes und des Planetengetriebes konzentrisch ausgerichtet sind und der Innenbereich des Gehäuses in seiner Grundform zylindrisch ist. Grundsätzlich sind aber auch Winkelanordnungen möglich.

In einer besonders bevorzugten konkreten Anordnung ist die verdrehbare Lagerung des Zwischengetriebes im Gehäuse dergestalt durchgeführt, dass einerseits auf einem Wellenabschnitt zwischen dem Antriebsmotor und dem Zwischengetriebe ein Adapterring drehbar gelagert ist, mit dem ein angrenzender Bereich des Zwischengetriebes, insbesondere ein den Adapterring übergreifender Zwischengetriebe-Gehäusebereich, verdrehfest verbunden ist. Andererseits ist an einem gegenüberliegenden Bereich des Zwischengetriebes, insbesondere eines Zwischengetriebe-Gehäusebereichs, gegebenenfalls über einen Mitnehmerring konzentrisch eine Zahnscheibe angeordnet und verdrehfest verbunden, die mit ihrer äußeren Verzahnung in die Innenverzahnung des Hohlrad eingreift. Damit wird einerseits die Verdreh barkeit des Zwischengetriebes im Gehäuse und andererseits die verdrehfeste Verbindung mit dem Hohlrad hergestellt. Dabei kann das Planetengetriebe als separates Bauteil mit dem Gehäuse zusammengesteckt und montiert werden. Durch eine zentrale Öffnung der Zahnscheibe ist ein Abtriebritzel des Zwischengetriebes geführt, welches in das Planetengetriebe eingreift, und dort insbesondere mit einem Planetenrad kämmt. Das Untersetzungsverhältnis des Zwischengetriebes liegt bevorzugt in der Größenordnung von 1:10. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass das Motor-Abtriebdrehmoment in der Größenordnung von 1 Nm und das Zwischengetriebe-Abtriebdrehmoment bei 10 Nm liegt.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann vorteilhaft in Verbindung mit einer Schrauberausführung als Abschaltschrauber verwendet werden, der bei Erreichen eines voreinstellbaren Schraubdrehmoments selbsttätig abschaltet.

Ferner wird auch ein Verfahren beansprucht. Die mit der erfindungsgemäßen Verfahrensführung erzielbaren Vorteile sind identisch zu denjenigen des erfindungsgemäßen Drehmomentschraubers, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die zuvor gemachten Ausführungen verwiesen wird.

Anhand einer Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung weiter lediglich beispielhaft erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Drehmomentschraubers als Kraftschrauber mit einem Drehmoment-Stützfuß,

Figur 2 eine Seitenansicht eines ähnlichen Drehmomentschraubers ohne Stützfuß,

Figur 3 einen schematischen Längsschnitt durch ein Gehäuse und einen Teil eines Schraubgetriebes, und

Figur 4 eine Draufschicht auf ein Sonnenrad des Schraubgetriebes. In Figur 1 ist ein Drehmomentschrauber 1 als Akkuschrauber dargestellt mit einem Gehäuse 2, mit einem Handgriff 3 als Pistolengriff, an dem endseitig eine Aufnahmebox 4 für einen zum Beispiel Akku als Energiespeicher zur Energieversorgung eines im Gehäuse 2 angeordneten Elektromotors 13 als Antriebsmotor angebracht ist.

Mit dem Gehäuse 2 ist verdrehbar ein Schraubgetriebe 5 mit einem äußeren Sonnenrad 6 verbunden, an dem verdrehfest ein Drehmoment-Stützfuß 7 angebracht ist. Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist dazu an einem Teilbereich des Sonnenrads 6 eine Außenverzahnung 8 angebracht, auf die der Drehmoment- Stützfuß 7 mit einer zugeordneten Innenverzahnung aufsteckbar und fixierbar ist.

Weiter ist aus Figur 2 ersichtlich, dass der Ausgang des Schraubgetriebes 5 als Abtriebmehrkant, hier beispielhaft als Abtriebvierkant 9, ausgebildet ist, auf den als Schraubwerkzeugteil eine wechselbare Stecknuss 10 aufsteckbar ist.

Wie aus Figur 2 in Verbindung mit dem Längsschnitt nach Figur 3 ersichtlich, ist das Gehäuse 2 mehrteilig ausgebildet und besteht insbesondere aus einem stabilen Gehäuseinnenteil 11 , auf das zur Ausbildung des Handgriffs 3 und zur Aufnahme von Schalt-, Steuer- und Anzeigeelementen Schalenteile 12 aufgesetzt und fixiert sind.

In dem erfindungsgemäß relevanten Gehäuseinnenteil 11 nach Figur 3, weiter allgemein als Gehäuse 2 bezeichnet, ist ein, vorzugsweise relativ schnell drehender, Elektromotor 13 mit einer Drehwelle 14 angeordnet und schematisch dargestellt. Bei einem Schraubvorgang treten bei der hier angenommenen Auslegung an der Drehwelle, insbesondere an einem ausgangsseitigen Wellenabschnitt 15, Drehmomente beispielsweise in der Größenordnung von ca. 1 Nm auf. Dem Elektromotor 13 ist ein schematisch dargestelltes Zwischengetriebe 16 nachgeschaltet, das hier beispielhaft die Drehzahl des Elektromotors 13 mit einem Untersetzungsverhältnis 10:1 reduziert, wodurch an einem Abtriebritzel 17 des Zwischengetriebes 16 ein Zwischengetriebe-Abtriebdrehmoment von beispielhaft ca. 10 Nm auftritt.

Das Zwischengetriebe 16 weist einen zum Elektromotor 13 vorspringenden Zwischengetriebe-Gehäusebereich 18 auf, der mit einem Adapterring 19 verdrehfest verbunden ist. Der Adapterring 19 ist mittels eines Kugellagers 20 auf dem Wellenabschnitt 15 der Drehwelle 14 drehbar gelagert.

Am gegenüberliegenden Ende des Zwischengetriebes 16 ist mit dem Zwischengetriebe-Gehäuse verdrehfest ein Mitnehmerring 21 verbunden, an dem wiederum endseitig eine Zahnscheibe 22 befestigt ist. Die Zahnscheibe 22 greift mit ihrer Außenverzahnung in eine Innenverzahnung 23 eines Hohlrads 24 des Schraubgetriebes 5 als Planetengetriebe ein. Das Hohlrad 24 ist mit einem Abschnitt verdrehbar in ein endseitiges Aufnahme-Ringteil 25 des Gehäuses 2 eingesteckt. Der weitere Aufbau des Schraubgetriebes 5 ist erfindungsgemäß nicht relevant und damit nicht weiter dargestellt. Lediglich im oberen Bereich des Hohlrads 24 ist schematisch ein Teil eines Planetenradträgers 26 mit einem Planetenrad 27 dargestellt, in das das Abtriebritzel 17 eingreift. Mit der dick eingezeichneten strichlierten Linie 28 und den Drehpfeilen 29 und 30 soll verdeutlicht werden, dass das Zwischengetriebe 16 im Gehäuse 2 drehbar angeordnet ist und eine verdrehfeste Verbindung zum Schraubgetriebe 5 bzw. dem Hohlrad 24 und damit zum Drehmoment-Stützfuß 7 aufweist, wodurch auch das Zwischengetriebe-Abtriebdrehmoment vom Drehmoment-Stützfuß 7 abgestützt wird. Bei einem Schraubvorgang liegt somit am Gehäuse 2 als Reaktionskraft nur noch das vergleichsweise kleine Motor-Abtriebdrehmoment an, welches als Reaktionskraft von einer Bedienperson abgestützt werden muss. In Figur 4 ist eine Draufsicht auf das Hohlrad 24 mit seiner Innenverzahnung 23 gezeigt und in Figur 5 ein entsprechender Längsschnitt. In die Innenverzahnung 23 greift, wie dargestellt, die Außenverzahnung der Zahnscheibe 22 für eine drehfeste Verbindung mit dem Zwischengetriebe 16 ein.

Bezuaszeichenliste

1 Drehmomentschrauber

2 Gehäuse

3 Handgriff

4 Aufnahmebox 5 Schraubgetriebe

6 Sonnenrad

7 Drehmoment-Stützfuß

8 Außenverzahnung

9 Abtriebvierkant 10 Stecknuss

11 Gehäuseinnenteil

12 Schalenteile

13 Elektromotor

14 Drehwelle 15 Wellenabschnitt

16 Zwischengetriebe

17 Abtriebritzel

18 Zwischengetriebe-Gehäusebereich

19 Adapterring 20 Kugellager

21 Mitnehmerring

22 Zahnscheibe

23 Innenverzahnung

24 Hohlrad 25 Aufnahme-Ringteil 26 Planeten radträger

27 Planetenrad

28 Linie

29 Dreh pfeil 30 Dreh pfeil