DE60008971T2

DE60008971T2 - Werkzeug mit handbetriebener Spindelverriegelung

Info

Publication number: DE60008971T2
Application number: DE60008971T
Authority: DE
Inventors: Roger Q. Reisterstown Smith; Chi Kin Clear Water Bay Road Tong; Chi Ho Fung; Kar Lok Lam
Original assignee: Black and Decker Inc
Current assignee: Black and Decker Inc
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2020-07-06
Also published as: DE60008971D1; EP1066930B1; ATE261796T1; DK1066930T3; CA2313160A1; CN1280050A; EP1066930A2; ES2214225T3; US6273200B1; HK1030757A1; CN1168579C; EP1066930A3; CA2313160C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf kraftgetriebene Werkzeuge und insbesondere auf kraftgetriebene Schraubendreher mit manuellen Spindelverriegelungen.
Ein sich veränderndes Drehmoment oder eine sich verändernde Kraft wird auf ein Befestigungselement aufgebracht, wenn das Befestigungselement, wie zum Beispiel eine Schraube oder ein Schraubenbolzen in eine Verankerungsposition vorwärtsbewegt oder aus einer Verankerungsposition entfernt wird. Normalerweise sind große Kräfte erforderlich, um die Schraube während der Installation einzubringen oder die Schraube während des Entfernens anfänglich zu lockern. In kleinen kraftgetriebenen Werkzeugen gibt es Schwierigkeiten beim Erzeugen dieser großen Kräfte. Die zu Grunde liegende Begrenzung für diese Werkzeuge ist die Motorleistung. Dieses Problem wird bei batteriebetriebenen Werkzeugen weiter verschärft Bei batteriebetriebenen Werkzeugen ist, um eine ausreichende elektrische Leistung von der Batterie zur Verfügung zu haben, um ein kraftgetriebenes Werkzeug mit hohem Drehmoment zu betreiben, ein großes, schweres Werkzeug erforderlich. Somit sind leichte mit Batterie betriebene Werkzeuge in der Größe des Drehmoments beschränkt, das sie erzeugen können.
Um die Mängel zu vermindern, werden im Stand der Technik herkömmliche Schraubendreher mit kraftgetriebenen Werkzeugen verwendet, um das hohe Drehmoment zu liefern. Weiterhin können zu dem kraftgetriebenen Werkzeug komplizierte Antriebsübertragungen zum Liefern des erhöhten Drehmoments gehören. Das verringert jedoch die Antriebsdrehzahl. Ferner sind verschiedene Arten von Wellenverriegelungen vorgesehen worden. Die Wellenverriegelungen stellen, wenn erforderlich, einen kraftgetriebenen Schraubendreher mit dem Merkmal eines hohen Drehmoments eines manuellen Schraubendrehers zur Verfügung. Es ist daher erwünscht ein kraftgetriebenes Werkzeug mit einer manuellen Spindelverriegelung zur Verfügung zu haben, das in Situationen verwendet wird, in denen ein hohes Drehmoment erforderlich ist.
DE 41 28 651 offenbart einen elektrischen Schraubendreher, in dem ein Betätigungsglied an dem Gehäuse zwischen einer manuellen Schraubposition, in der ein erstes Verriegelungselement mit einem Zahnrad in Eingriff gebracht wird, um die Drehung einer Ausgangswelle eines Schraubendrehers in nur eine erste Richtung zu erlauben, und. einer manuellen Herausschraubposition, in der ein zweites Verriegelungselement in Eingriff mit dem Zahnrad gebracht wird, um die Drehung des Ausgangselements nur in eine zweite Richtung zu erlauben, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, bewegbar ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kompaktes, leichtes kraftgetriebenes Werkzeug mit herkömmlichen Wellendrehzahlen zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, ein ausreichendes Drehmoment zu liefern, und das eine manuelle Spindelverriegelung aufweist, die verwendet werden kann, wenn Situationen vorliegen, die ein hohes Drehmoment erfordern. Die vorliegende Erfindung stellt eine einfache, kosteneffektive Konstruktion zur Verfügung, um eine Spindelverriegelung an einem kraftgetriebenen Werkzeug, wie zum Beispiel einem kompakten Schraubendreher bereitzustellen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Spindelverriegelung für ein kraftgetriebenes Werkzeug zur Verfügung gestellt, wie sie in Anspruch 1 angeführt ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein kraftgetriebenes Werkzeug zur Verfügung gestellt, mit

– einem Gehäuse,
– einem Motor in dem Gehäuse,
– einer Energiequelle, die mit dem Motor verbunden ist,
– einem Betätigungsglied, das mit dem Motor und der Energiequelle zum Einschalten und Ausschalten des Motors verbunden ist,
– einer Ausgangsspindel, die mit dem Motor verbunden ist,
– einem Ausgangszahnrad, das mit der Ausgangsspindel verbunden ist, und
– einer Spindelverriegelung, wie sie vorher definiert ist.

Die vorliegende Erfindung wird nun lediglich in Form eines Beispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, die zeigen in
1 eine Perspektivansicht eines kraftgetriebenen Werkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 eine Querschnittsansicht von 1, geschnitten entlang der Linie II-II davon;
3 eine Querschnittsansicht wie in 2 in einer Eingriffsposition.
4 eine teilweise geschnittene Perspektivansicht des kraftgetriebenen Werkzeugs von 1.
5 eine Explosionsansicht, teilweise geschnitten, des kraftgetriebenen Werkzeugs von 1.
6 eine Ansicht wie in 5 einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung.
7 eine Ansicht wie in 5 einer noch anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Auf 1 Bezug nehmend, ist dort ein kraftgetriebenes Werkzeug, wie zum Beispiel ein Schraubendreher, dargestellt und mit der Bezugszahl 10 bezeichnet. Das kraftgetriebene Werkzeug 10 weist ein Gehäuse 12 mit einem Motorgehäuseabschnitt 14 und einem Getriebegehäuseabschnitt 16 auf. In dem Motorgehäuseabschnitt 14 befindet sich ein Motor 18 und in dem Getriebegehäuseabschnitt das Rädergetriebe 20. Eine Ausgangsspindel 22 ist mit dem Rädergetriebe 20 verbunden und wird durch den Motor 18 angetrieben. Weiterhin ist eine Batterie 24 elektrisch mit dem Motor 18 verbunden und in dem Motorgehäuse 14 positioniert. Eine Spindelverriegelungsvorrichtung 30 ist mit dem Gehäuse verbunden, wie es hierin beschrieben wird.
Das kraftgetriebene Werkzeug 10 weist einen Betätigungsschalter 32, wie zum Beispiel einen Kippschalter um Einschalten und Ausschalten des Motors auf. Der Schalter 32 ist zwischen Batterie 24 und dem Motor 18 geschaltet. Nach Einschalten des Motors 18 wird das Antriebsritzel 34 am Ende der Motorwelle 36 gedreht. Das Antriebsritzel 34 dreht wiederum einen ersten Satz von Planetenrädern 38, die wiederum das Sonnenrad 40 drehen. Das Sonnenrad 40 dreht wiederum einen zweiten Satz von Planetenrädern 42, die wiederum das Ausgangszahnrad 44 drehen. Das Ausgangszahnrad 44 ist mit der Ausgangswelle 22 verbunden. Der Getriebegehäuseabschnitt 16 weist Zähne 46 auf, die an der inneren Oberfläche des Getriebegehäuseabschnitts 16 über den Umfang positioniert sind. Die Zähne 46 stehen mit dem ersten und zweiten Satz von Planetenrädern 38 und 42 im Eingriff.
Die Spindelverriegelung 30 tritt in Eingriff mit und kommt außer Eingriff von dem Ausgangszahnrad 44, welches das Rädergetriebe 20 verriegelt, um es dem kraftgetriebenen Werkzeug zu ermögliche, manuell angewendet zu werden. Die Spindelverriegelung 30 weist ein erstes Teil 50 und ein zweites Teil 52 auf.
Das erste Teil 50 weist ein ringförmiges oder Ringteil 54 mit einer Vielzahl von vorstehenden Fingern 56 auf. Das Ringteil 54 weist auf dem äußeren Umfang Zähne 57 zum Koppeln mit Zähnen oder Keilnuten 46 auf der inneren Umfangsoberfläche des Getriebegehäuseabschnitts 16 auf. Das Ringteil 54 weist Zähne 60 auf, die mit den Zähnen 62 des Ausgangszwischenrads 44 kämmen. Das Ringteil 54 ist an dem Zahnende offen und weist eine radiale Wand 64 auf, die das andere Ende des Ringteils teilweise verschließt. Die radiale Wand 64 weist eine zentrale Öffnung 66 auf, die um den Spindelgehäuseabschnitt 68 des Getriebegehäuseabschnitts 16 herum angeordnet ist.
Die vorstehenden Finger 56 stehen von der radialen Wand 64 ab. Die Finger 56 weisen Nockenelemente 70 auf. Die Nockenelemente 70 sind als vorstehende Stifte dargestellt. Die vorstehenden Finger 56 mit den Nockenelementen 70 sind allgemein einstückig mit dem Ringteil 54 ausgebildet. Das erste Teil 50 kann aus einem Kunststoff oder aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sein.
Das zweite Teil 52 ist um die vorstehenden Teile 56 und das Spindelgehäuse 68 herum angeordnet. Das zweite Teil 52 weist einen Ringabschnitt 72 und eine Endwand 74 auf, die sich von dem Ring 72 radial nach innen erstreckt. Die radiale Wand 74 weist eine zentrale Öffnung 76 auf, die um das Spindelgehäuse 68 herum angeordnet ist. Ein Klemmring oder eine Unterlegscheibe 78 hält das zweite Teil 52 auf dem Getriebegehäuseabschnitt 16.
Der Ring 72 weist eine innere Umfangsoberfläche 80 auf. Die innere Umfangsoberfläche 80 weist ein Paar paralleler Rippen 82, 84 auf, die einen Nockenschlitz 86 bilden. Die Rippen 82, 84 haben, wenn sie auch parallel zueinander verlaufen, einen schraubenlinienförmigen Verlauf, so dass sich die Rippen 82 und 84 entlang ihrem Verlauf über den Umfang von der radialen Endwand 74 weg bewegen. Daher bewegt sich der Nockenschlitz 86 gleichermaßen entlang einem schraubenförmigen Weg von der radialen Wand 74 weg.
Die Nockenelemente 70 passen in den Nockenschlitz 86. Somit werden, wenn der Ring 72 gedreht wird, die Nockenelemente 70 entlang dem schraubenlinienförmigen weg von der radialen Wand weg bewegt. Die Nockenelemente 70 bewegen sich in axialer Richtung. Daher bewegen sich die abstehenden Finger 56 sowie das Ringteil 54 ebenfalls in axialer Richtung. Wenn sich das Ringteil 54 in axialer Richtung bewegt, treten die Zähne 60 mit den Zähnen 62 des Ausgangszahnrads 48 in Eingriff. Das ist am besten aus 2 und 3 zu erkennen. Somit wird, wenn die Zähne 60 mit den Zähnen 62 des Ausgangszahnrads 48 in Eingriff treten, das Rädergetriebe 20 verriegelt. Das erfolgt auf Grund der Tatsache, dass die äußeren Zähne 56 des Ringteils 54, die mit den Zähnen 46 kämmen, gegen Drehung in dem Getriebegehäuseabschnitt 16 fixiert sind. Somit kann das kraftgetriebene Werkzeug in einer manuellen Position verwendet werden.
Bezug auf 6 nehmend, ist dort eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung dargestellt. In 6 ist eine Spindelverriegelung 30' gezeigt. Die Elemente, die den vorher offenbarten Elementen gleichen, sind mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet. Der Unterschied zwischen der vorher beschriebenen Spindelverriegelung und der Spindelverriegelung von 6 ist der, dass die Nockenelemente 70 Teilgewinde 70' aufweisen, die mit den Teilgewinden 82' des zweiten Teils 52 zusammenpassen. Somit bewegen sich, wenn das zweite Teil 52 im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, die Gewinde 70' entlang einem schraubenlinienförmigen Weg in Richtung auf die radiale Wand 74 und von ihr weg, die wiederum das Ringteil 54 in axialer Richtung bewegt und die Zähne 60 des Ringteils mit dem Ausgangszahnrad 62 in Eingriff und außer Eingriff bringt. Somit funktioniert die Spindelverriegelung 30' in gleicher Weise wie die vorher beschriebene Spindelverriegelung 30.
Bezug auf 7 nehmend, ist dort eine dritte Ausführung der vorliegenden Erfindung dargestellt. In 7 ist eine Spindelverriegelung 30'' gezeigt. Die Elemente, die den vorher offenbarten Elementen gleichen, sind mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet. Der Unterschied zwischen der vorher beschriebenen Spindelverriegelung und der Spindelverriegelung von 7 ist der, dass das erste Teil kein großes Ringteil mit äußeren Umfangszähnen aufweist, die mit den Zähnen 46 der inneren Umfangsoberfläche des Getriebegehäuseabschnitts 16 in Eingriff stehen. Das erste Teil 50' weist vorstehende Teile 56 mit Nocken 70 auf, die Stifte sind. Das Ringteil 54'' ist ein Kreisring. Die Endoberfläche 57'' würde in Reibungseingriff mit dem Ausgangszahnrad 44, wie es in 3 dargestellt ist, treten. Somit würde der Reibungskontakt zwischen der Endfläche 57'' und dem Ausgangszahnrad 44 ein Drehen des Ausgangszahnrads sowie des Rädergetriebes verhindern, um das Rädergetriebe manuell zu verriegeln. Weiterhin kann die Oberfläche 57'' eine Vielzahl von Ausnehmungen (gestrichelt dargestellt) aufweisen, welche die Vorsprünge von dem Ausgangszahnrad 44 (nicht dargestellt) aufnehmen würden, um den Ring 54'' wirksam mit dem Ausgangszahnrad 44 zu verbinden.

Claims

Spindelverriegelung für ein kraftgetriebenes Werkzeug mit einem Gehäuse (12), einem Motor (18) in dem Gehäuse, einer Energiequelle (24), die mit dem Motor verbunden ist, einem Aktivierungsglied (32), das mit dem Motor und der Energiequelle verbunden ist, um den Motor einzuschalten und auszuschalten, einer Ausgangsspindel (22), die mit dem Motor verbunden ist, und einem Ausgangszahnrad (44), das mit der Ausgangsspindel verbunden ist, wobei die Spindelverriegelung aufweist: ein erstes Teil (50), das die Ausgangsspindel wenigstens teilweise umgibt und ein erstes Nockenteil umfasst, und ein zweites Teil (52), das ein zweites Nockenteil umfasst, das an dem ersten Nockenteil (50) angreift und ein Betätigungsglied aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (50) einen hohlen zylindrischen Abschnitt hat, der eine Wand mit einer inneren und äußeren Oberfläche definiert, die mit dem ersten Nockenteil verbunden ist, dass die Spindelverriegelung weiter einen Mechanismus an der Wand aufweist, der dazu vorbereitet ist, in Eingriff mit einer Antriebsübertragung, die das Ausgangszahnrad (44) beinhaltet, des kraftgetriebenen Werkzeugs zu treten, wobei eine Bewegung des Betätigungsgliedes zwischen ersten und zweiten Positionen im Betrieb eine axiale Bewegung des ersten Teils (50) in Bezug auf die Ausgangsspindel (22) zwischen einer Position außer Eingriff, in der das erste Teil (50) außer Eingriff mit dem Ausgangszahnrad (44) ist, und einer Position in Eingriff, in der das erste Teil (50) in Eingriff mit dem Ausgangszahnrad (44) ist, bewirkt, um den Antrieb der Ausgangsspindel (22) einschließlich des Ausgangszahnrads (44) zu verhindern.
Spindelverriegelung nach Anspruch 1, wobei die innere Oberfläche des ersten Teils (50) Zähne (60) zum Eingriff mit der Antriebsübertragung aufweist, und die äußere Oberfläche Zähne aufweist, die dazu angepasst sind, in Eingriff mit einem Gehäusebereich zu treten.
Spindelverriegelung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Nockenteil einen freitragenden Bereich (56), der von dem hohlen zylindrischen Abschnitt absteht, und ein Nockenelement (70) an dem freitragenden Bereich aufweist.
Spindelverriegelung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Nockenteil eine Mehrzahl von Nockenelementen (70) umfasst.
Spindelverriegelung nach Anspruch 4, wobei der Mechanismus eine Reibungsendlfäche (57'') zum Eingriff mit der Kraftübertragung hat.
Spindelverriegelung nach Anspruch 5, wobei die Reibungsendfläche (57'') wenigstens eine Vertiefung aufweist.
Spindelverriegelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigungsglied einen ringförmigen Körper hat, der dazu ausgestaltet ist, die Ausgangsspindel zu umgeben und drehbar zwischen den ersten und zweiten Positionen zu sein.
Spindelverriegelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste bzw. zweite Nockenteil einen Stift (70) bzw. schraubenlinienförmigen Schlitz (86) aufweisen.
Spindelverriegelung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die ersten und zweiten Nockenteile Teilgewinde (70, 86) aufweisen.
Kraftgetriebenes Werkzeug (20) mit: einem Gehäuse (12), einem Motor (11) in dem Gehäuse, einer Energiequelle (24), die mit dem Motor verbunden ist, einem Betätigungsglied (32), das mit dem Motor und der Energiequelle zum Einschalten und Ausschalten des Motors verbunden ist, einer Ausgangsspindel (22), die mit dem Motor verbunden ist, einem Ausgangszahnrad (44), das mit der Ausgangsspindel verbunden ist, und einer Spindelverriegelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Kraftgetriebenes Werkzeug nach Anspruch 10, wobei eine Antriebsübertragung zwischen dem Motor (11) und der Ausgangsspindel (22) verbunden ist, um die Ausgangsspindel anzutreiben, wobei die Antriebsübertragung das Ausgangszahnrad (44) und ein feststehendes Getriebegehäuse (16) aufweist, das die Antriebsübertragung zur Zusammenwirkung mit der Antriebsübertragung umgibt.
Kraftgetriebenes Werkzeug nach Anspruch 11, wobei das erste Teil (50) sich an dem Getriebegehäuse (16) festsetzt.
Kraftgetriebenes Werkzeug nach Anspruch 12, wobei das erste. Teil (50) Zähne (46) aufweist, die mit Zähnen an dem Gehäuse in Eingriff treten, und Zähne aufweist, um mit den Zähnen an dem Ausgangszahnrad (44) in Eingriff zu treten.
Kraftgetriebenes Werkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das erste Nockenteil ein vorstehendes Teil hat, das in einem Schlitz in dem zweiten Nockenteil aufgenommen ist.
Kraftgetriebenes Nockenteil nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei das zweite Nockenteil drehbar ist und das erste Nockenteil axial auf der Ausgangsspindel (22) bewegt.
Kraftgetriebenes Werkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei das erste Teil (50) einen Zahnring (54) aufweist, der Zähne (57) auf einer inneren Oberfläche des Rings und wenigstens einen Zahn auf der äußeren Oberfläche des Rings aufweist, wobei wenigstens ein Finger von dem Ring vorsteht, wobei der Finger an dem zweiten Nockenteil (52) angreift.
Kraftgetriebenes Werkzeug nach Anspruch 16, wobei das erste Nockenteil einen Stift (70) aufweist.
Kraftgetriebenes Werkzeug nach Anspruch 16, wobei das erste Nockenteil ein schraubenlinienförmiges Teilgewinde (70') aufweist.
Kraftgetriebenes Werkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 18, wobei das zweite Teil (52) einen hohlen zylindrischen Abschnitt mit einem schraubenlinienförmigen Nockenschlitz an einer inneren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts aufweist, wobei der Nockenschlitz das erste Nockenteil aufnimmt.
Kraftgetriebenes Werkzeug nach Anspruch 19, wobei der Nockenschlitz durch schraubenlinienförmige Teilgewinde (82') definiert ist.
Kraftgetriebenes Werkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 20, wobei das kraftgetriebene Werkzeug ein Schraubendreher ist.
Kraftgetriebenes Werkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 21, wobei das erste Teil (50') einen Ring aufweist, der eine Reibungsoberfläche (57'') zum in Eingriff bringen und außer Eingriff bringen des Ausgangszahnrads und wenigstens eines Fingers (56) aufweist, der von dem Ring vorsteht, wobei der Finger dazu angepasst ist, an dem zweiten Nockenteil anzugreifen.
Kraftgetriebenes Werkzeug nach Anspruch 22, wobei die Reibungsoberfläche (57'') eine oder mehrere Ausnehmungen zum in Eingriff treten und außer Eingriff treten mit dem Ausgangszahnrad (44) hat.