电动螺丝刀过载保护构件的制作方法
【专利摘要】一种电动螺丝刀过载保护构件（100），电动螺丝刀过载保护构件（100）经安置在输入驱动部件（110）及输出驱动部件（102、121）之间，且当超过阀值扭矩时阻断输入驱动部件（110）与输出驱动部件（102、121）之间的扭矩传递；电动螺丝刀过载保护构件（100）的特征在于：输入驱动部件（110）具有至少一个滚珠环（130），所述至少一个滚珠环（130）以旋转固定的方式安置在输入驱动部件中；由于输出驱动部件（102、121）具有以旋转固定的方式安置在所述输出部件（102、121）中的至少一个滚珠环（140；141、142），且由于通过安置在输出驱动部件（102、121）中的滚珠环（140；141、142）弹簧预压安置在输入驱动部件（110）中的滚珠环（130），以使得在每种情况下，输入驱动部件（110）的滚珠（130）定位于输出驱动部件（102、121）的两个滚珠（140；141、142）之间并因此传递扭矩；且以使得当超过阀值扭矩时，输入驱动部件（110）的滚珠（130）滚过输出驱动部件（102、121）的滚珠（140；141、142）并因此阻断扭矩传递。
【专利说明】电动螺丝刀过载保护构件
【技术领域】
[0001]本发明涉及根据独立权利要求1的类型的一种电动螺丝刀过载保护构件。
【背景技术】
[0002]由例如DE 10 2009 035 677.0得知一种电动螺丝刀过载保护构件。所述电动螺丝刀过载保护构件被实现为作用于驱动部件与输出驱动部件之间的滑差离合器，所述滑差离合器在超过阀值扭矩时阻断驱动部件与输出部件之间的扭矩传递，且所述滑差离合器中提供至少一个单独的摩擦环。所述电动螺丝刀过载保护构件是非破坏性的，因此在电动螺丝刀过载保护构件响应之后，电动螺丝刀仍可继续工作且无需任何另外的措施。单独的摩擦环允许预先确定已定义的摩擦力，因此保证阀值扭矩的可再生的重复性。
[0003]用于扭矩倍增器的过载保护构件也公开在DE 32 37 325 C2中。两个直齿圆柱大齿轮提供于所述过载保护构件中；所述直齿圆柱齿大轮经安置于功率流路径中，采用处于强制啮合及非强制啮合的弹簧以固持于正常负载之下，且于过载时在彼此间非破坏性地滑动。所述过载保护构件也是非破坏性的，但大齿轮在很高的扭矩下承受相当大的磨损与撕扯，从而减少此类过载保护构件的操作寿命。
[0004]美国专利第5，437，524号公开一种扭矩限制装置，在所述扭矩限制装置中，安置在特别的位置处的滚珠与安置在圆盘中的分别的凹部相配合；当超过阀值扭矩时滚珠经压出凹部，且因此当超过阀值扭矩时扭矩传递被阻断。在所述装置中，滚珠经压出圆盘的分别的接收器是存在问题的。这样可导致滚珠接收器的损坏并最终导致圆盘的损坏，从而致使装置不可操作。此外，轴的径向轴承需提供于所述装置中，尤其是当超过阀值扭矩时，所述装置允许驱动轴与输出轴的足够轴承。
[0005]从DE 198 29 960 C2中得知一种扭矩限制装置，所述扭矩限制装置特别是用于扳手或螺丝刀中，所述扳手或螺丝刀由手动或机械操纵且可绕旋转轴旋转。在这方面，通过驱动器以滚珠的形式发生扭矩传递，所述滚珠彼此间以滚动接触的方式啮合。滚珠位于叠放的平板上的轴向钻孔中。在所述装置中，两个轴的径向方向上的轴承也是必需的。特别在很高扭矩的传递中及在超过很高扭矩的情况下，这样是存在问题的。
[0006]从美国专利第3，969，961号及DE 20 2005 005 513 Ul中得知另一扭矩限制装置。从DE 37 38 311 Al及DE 10 2006 050 995 Al中进一步得知过载离合器。
[0007]所述所有装置分别要求在径向方向上的轴的精确的轴承。
[0008]本发明基于进一步开发一般类型的电动螺丝刀过载保护构件的目标，以使得可以精确重复的方式实现过载时非破坏性及实际耐磨的扭矩阻断，并且即使在高扭矩下也具有精确值。特别是也可通过免除至少一个轴的径向轴承实现扭矩的传递。
【发明内容】
[0009]本发明的优势
[0010]通过上述经由独立权利要求1和9中的特征所提出的此种电动螺丝刀过载保护构件实现了本目标。
[0011]根据本发明，第一解决方案的基本概念为通过以抗扭矩方式安置在输入驱动部件中的滚珠环及与之相对的以抗扭矩方式安置在输出驱动部件中的滚珠环实现过载保护构件；其中两个滚珠环受弹簧预压，且驱动环的滚珠分别布置在输出环的两个滚珠之间并因此传递扭矩。当超过阀值扭矩时，驱动部件的滚珠抵靠弹簧力滚过或滑过输出部件的滚珠，并因此阻断扭矩传递。
[0012]根据本发明，解决方案的相关特征为:可免除背离输出轴的一侧上的驱动轴的径向轴承。
[0013]两个相互啮合的滚珠环的很大优势是不仅能够传递高扭矩，而且由于在超过阀值扭矩之后，输入驱动部件的环的滚珠将沿输出轴的环的滚珠滚动或滑动，所以所述安置实际上免于磨损与撕扯。同时实现轴的轴向对齐。
[0014]因为参照回权利要求1的权利要求中所提及的方法，进一步有利的发展与改善对于权利要求1所提供的电动螺丝刀过载保护构件而言是可能的。
[0015]因此，有利的实施方式提出:输入驱动部件包含具有滚珠接收器的圆盘，所述滚珠接收器以圆形方式安置在圆盘中，输入驱动部件的滚珠经安置在所述滚珠接收器中。
[0016]更佳地提出:输出驱动部件也包含具有滚珠接收器的圆盘，所述滚珠接收器以圆形方式安置在圆盘中，输出驱动部件的滚珠经安置在所述滚珠接收器中。
[0017]较佳地提出:滚珠接收器分别深入地安置，以使得相较于相互相对的滚珠啮合至彼此中，滚珠以更深的方式容纳于滚珠接收器中，特别是至少一个半球经安置于滚珠接收器中。此种安置所提供的优势为滚珠以安全的方式固持及导入至输入驱动部件或输出驱动部件的圆盘中。这样保证即使施加高转矩时，任何滚珠不可能移出其接收器。相反，保证了彼此上形成分别的环的滚珠的安全滚动/滑动。
[0018]特别的较佳的实施方式提出:彼此同心定位的两个滚珠环在输出或驱动侧上与驱动或输出侧上的滚珠环相对定位，以使得驱动或输出侧上的滚珠环的滚珠安置于同心环之间。此种安置特别提供的极大优势为除扭矩过载保护之外，所述安置还提供输入驱动部件在输出驱动部件上的轴向引导且反之亦然。驱动部件在输出驱动部件上的轴向引导或对齐甚至允许免除驱动侧上的输入驱动部件的径向轴承。相反，通过滚珠的协作而实现驱动部件在输出驱动部件上的轴向引导或对齐，所述协作用于输入驱动部件在输出驱动部件上的精确的轴向对齐且反之亦然。
[0019]弹簧预压可通过不同方法而大部分实现。有利的实施方式提出:弹簧预压可通过安置在驱动环的圆盘上的盘式弹簧而产生。使用此种盘式弹簧可产生很大的力。
[0020]关于紧凑配置与简单安装，经提出，电动螺丝刀过载保护构件包含容纳输入驱动部件、输出驱动部件、相对布置的滚珠环及至少一个盘式弹簧的外壳，以使得通过置入抵靠输出驱动部件的具有滚珠接收器的圆盘的滚珠，并通过靠在外壳壁上的盘式弹簧预压驱动部件的具有滚珠接收器的圆盘。
[0021]根据本发明的第二解决方案提供电动螺丝刀过载保护构件的以下配置:包含摩擦面的输出驱动部件，滑盘安置在所述摩擦面上；连接至靠在滑盘上的输入驱动部件的第一压力圆盘；安置在背离输出驱动部件的压力圆盘的一侧上的另一滑环；跟随另一滑环的另一第二压力圆盘，所述第二压力圆盘在第二滑盘、第一压力圆盘及第一滑盘的轴向方向上施加压力。此种装置可靠地将传递扭矩直至阀值扭矩，可通过选择滑盘大小、压力圆盘大小及滑盘与压力圆盘的材料，以及通过选择第二压力圆盘压在由第一滑盘、第一压力圆盘及第二滑盘构成的装置上的压力，以预先设置所述阀值扭矩。若超过预先设置的阀值扭矩，滑盘将在压力圆盘之间滑动，因此阻断扭矩的传递。所述滑动产生较大的噪音，所述噪音向操作人员表明已达到紧固扭矩。
[0022]滑盘较佳地由金属构成，特别是金属合金，且更佳地为黄铜合金。极有利的实施方式提出:第二压力圆盘同时形成通过多个螺纹连接件连接至输出驱动部件的外壳部件；所述输出驱动部件也经安置作为第二外壳部件。所述螺纹连接件及特别是螺纹连接件的紧固扭矩决定滑盘与压力圆盘彼此挤压的布置的压力。因此所述螺纹连接件也与预先设置紧固扭矩与阀值扭矩有关。
[0023]关于根据本发明的两个解决方案中的输入驱动部件的安置，有利的提出:输入驱动部件包含接收器，特别是用于电动螺丝刀或扭矩扳手的方块。
[0024]输出驱动部件较佳地包含用于螺母的连接元件。可进一步提出:输出驱动部件耦接至一或多个行星齿轮以因此能够放大扭矩。在所述情况下，输出驱动元件(如齿轮)将提供于(例如)行星齿轮的尾端。
[0025]电动螺丝刀过载保护构件有利地安置在两部分式外壳中。由于外壳可容易地打开且单个部件可以(例如)卸除并替换，此种两部分式外壳不仅便于安装，且对后期修复与维护极有利。
[0026]较佳地，两个外壳部件经螺丝拧在一起，其中所述螺纹连接件同时与在根据本发明的第二解决方案的情况下设置阀值扭矩相关。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]本发明的实施方式图示在图式中且将通过参照说明在以下作更详细的解释，其中:
[0028]图1图示根据本发明的电动螺丝刀过载保护构件的等距分解图；
[0029]图2图示组装完成的电动螺丝刀过载保护构件的剖面图；
[0030]图3图示组装完成的电动螺丝刀过载保护构件的另一实施方式的剖面图；
[0031]图3a图示图3的放大剖面图；
[0032]图4图示根据本发明的另一电动螺丝刀过载保护构件的等距分解图；
[0033]图5图示图4中所示的电动螺丝刀过载保护构件的剖面图。
【具体实施方式】
[0034]一种电动螺丝刀过载保护构件，整体由元件符号100指定；所述电动螺丝刀过载保护构件包含第一外壳部件101及第二外壳部件102，第一外壳部件101及第二外壳部件102可用螺钉103通过螺纹连接件彼此连接，所述螺钉103啮合在提供于第一外壳部件101中的螺纹中。出于此目的，圆柱销104安置在不同角距离以防止扭转，所述圆柱销啮合在各个开口中。
[0035]外部齿轮109以抗扭转方式安置在第一外壳部件101上以便能够使用已知方法(例如反位锁定)安置其它元件。外壳部件102包含输出驱动元件108，例如大齿轮。须注意，外壳部件102代表输出驱动部件并且也可为行星齿轮的一部分，所述行星齿轮例如以已知方式用于速度转换且因此用于扭矩放大。
[0036]轴承接收器124安置于第二外壳部件102中，例如在与外壳轴同轴的开口 106中，将在以下进行解释。
[0037]输入驱动部件110安置在所述外壳内，输入驱动部件110在所述输入驱动部件可从外壳外部进入的尾端处包含方块114。输入驱动部件110以大体圆柱形安置且特别地整体连接至圆盘111，圆盘111中提供输入驱动侧上的滚珠130的滚珠接收器(图1中未图示)。输出驱动侧上的滚珠140与输入驱动侧上的滚珠130相对安置,输出侧滚珠自身安置于圆盘121上的滚珠接收器128中，所述圆盘121以抗扭矩的方式安置在第二外壳部件102。
[0038]滚珠接收器128及经分别安置且未图示在图1中的滚珠接收器均以一定深度提供，以使得滚珠130、140将突入滚珠接收器内直至至少一个半球容纳于所述滚珠接收器的程度。
[0039]输入驱动部件110经一或多个盘式弹簧150挤压，所述盘式弹簧一方面靠在圆盘111的上侧上且另一方面通过置入垫片155靠在第一外壳部件101上，通过置入滚珠130、140抵靠同时也为输出驱动部件102的第二外壳部件及圆盘121。也可通过轴向轴承(未图示)补充或更换垫片155。所述安装完成的状态以剖面图图示于图2中。滚珠130与140彼此重叠排列，以使得滚珠130分别安置在滚珠140的中间间隔内且反之亦然，即大体偏离一个半径。滚珠130、140具有相同半径。
[0040]滚珠130、140在盘式弹簧150所施加的预压下彼此啮合，所述盘式弹簧150靠在外壳部件101的外壳壁上并同时靠在圆盘111的上侧上，所述圆盘111在驱动侧上形成滚珠130的滚珠接收器。盘式弹簧150在滚珠130、140上施加极大的力。
[0041]在通常的螺纹接合情况下，即，当未超过阀值扭矩时，滚珠130以上述的方式啮合入滚珠140且将在输入驱动部件110驱动时带动输出驱动部件102。当超过阀值扭矩时(阀值扭矩可特别地经由盘式弹簧150的弹簧常数设定与确定)，驱动部件的滚珠130将滚动离开输出驱动部件的滚珠140，因此在方块114的方向上压缩弹簧并以这种方式阻断扭矩传递，因为滚珠130将滚动离开滚珠140且因此实际上从中间间隔“跳”向中间间隔。
[0042]如图2中进一步图示，轴承接收器124(也见图1)安置在等同于输出驱动部件102的第二外壳部件中，输入驱动部件110的销115将啮合至第二外壳部件中。所述轴承用于输入驱动部件Iio在输出驱动部件102上的轴向固定。
[0043]图3中所示的另一种非常有利的实施方式中所述固定并非必需的。在这种情况下，用于彼此同心安置的滚珠141与142的两个接收环提供在输出驱动部件102中，S卩，在圆盘121中。驱动部件110的滚珠130 (为清楚地图示，在图3中已省略)啮合入所述滚珠141、142，其中滚珠130居于两个同心环之间且分别同时也安置于第一滚珠环141与第二滚珠环142之间。当超过阀值扭矩时，滚珠130以上述方式分别跳入外环的相邻滚珠141之间且同时跳入内环的相邻滚珠142之间，其中滚珠130通常排在同心环之间。两个滚珠环使将输入驱动部件110轴向固定在输出驱动部件102上成为现实，其中特别地，同样因为与弹簧弹力一起的所述安置，输入驱动部件110相对于输出驱动部件102的轴向对齐可在轴向方向上实现。图3a以放大视图图示了驱动侧上的输入驱动部件110的径向轴承并非必需的。相反，通过滚珠环及滚珠环的安置的配合实现驱动部件Iio的径向对齐。空间隔IlOa定位于输入驱动部件110与外壳部件101之间。可免除驱动部件110的径向轴承。与从现有技术得知的解决方案相对比，根据本发明的解决方案可完全免除驱动侧上的径向轴承。
[0044]前述的过载保护构件具有的优势为不仅允许高转矩的传递，而且操作时受到极小磨损与撕扯。
[0045]根据本发明的另一电动螺丝刀过载保护构件图示在图4与图5中。用元件符号200指定所述电动螺丝刀过载保护构件的整体，所述电动螺丝刀过载保护构件在轴向方向上包含以下装置:
[0046]第一滑盘203的接收器242安置于第一输出驱动部件202中，如上已提到的，所述第一输出驱动部件202可同时为行星齿轮的一部分。接收器具有平坦表面，滑盘203布置于所述表面上。滑盘203后跟第一压力圆盘211，所述第一压力圆盘211在电动螺丝刀过载保护构件处于安装完成状态下受到施加力时作用于滑盘203。所述第一压力圆盘211较佳地整体连接至输入驱动部件210。轴承表面212也安置在背离第一滑盘203的第一压力圆盘211 —侧上，第二滑盘204布置于所述轴承表面上。第二压力圆盘201挤压第二滑盘204。第二压力圆盘201以抗扭矩的方式通过螺纹连接件213连接至输出驱动部件202。特别如图5中所示，驱动部件210旋转安装在所述装置内，其中驱动部件210的销215啮合在输出驱动部件202中的开口 206中。也可提供枢轴承。所述装置用于输入驱动部件210的径向引导。
[0047]驱动部件210包含方块214，例如，扭矩扳手或电动螺丝刀或类似物啮合至所述方块214中。输出驱动元件208 (例如大齿轮)安置在输出驱动部件202上。第二压力圆盘201与输出驱动部件202也同时形成电动螺丝刀过载保护构件200的外壳的两个半壳。
[0048]所述电动螺丝刀过载保护构件200的功能如下。达到可通过属性调节的特定的阀值扭矩(特别是滑盘203、204及压力圆盘211、201的尺寸(直径)、滑盘203、204及压力圆盘21U201的材料、滑盘203、204及压力圆盘211、201的材料以及螺钉213的紧固扭矩)，输出驱动部件201 (结合所述部件)与输出驱动元件208在驱动部件210的旋转期间旋转，其中(如已提及)输出驱动部件202可为行星齿轮的一部分。一旦已超过阀值扭矩，输入驱动部件210相对于输出驱动部件220发生滑动，即，驱动部件210将“旋转”，其中所述情况伴随很大的噪音。输入驱动部件210相对于输出驱动部件202的滑动以以下方式发生:当超过阀值扭矩时，可发生各种组件在彼此之上滑动的多种变体。可在第一滑盘203与输出驱动元件202之间，或在第一滑盘203与第一压力圆盘211之间，或在第一压力圆盘211与第二滑盘204之间，或在第二滑盘204与第二压力圆盘201之间分别存在滑动。换言之，这意味着滑盘可在所述滑盘如轴向方向所见的两侧上滑动并因此阻断扭矩的传递。
[0049]本装置具有的优势为:在滑盘203、204磨损及撕裂的情况下，可容易地对所述滑盘203、204进行替换。此外，从现有技术得知，滑盘203、204相较于直齿圆柱大齿轮受到实质上较低水平的磨损与撕扯。
【权利要求】
1.一种电动螺丝刀过载保护构件(100)，所述电动螺丝刀过载保护构件(100)经安置在输入驱动部件(110)及输出驱动部件(102、121)之间，且当超过阀值扭矩时阻断所述输入驱动部件(110)与所述输出驱动部件(102、121)之间的扭矩传递；所述电动螺丝刀过载保护构件(100)的特征在于:所述输入驱动部件(110)包含至少一个滚珠环(130)，所述至少一个滚珠环(130)以抗扭矩方式安置在所述输入驱动部件中；所述输出驱动部件(102、121)包含至少一个滚珠环(140 ;141、142)，所述至少一个滚珠环(140 ;141、142)以抗扭矩方式安置在所述输出部件(102、121)中；及安置在所述输入驱动部件(110)中的所述滚珠环(130)以弹簧预压的方式位于安置在所述输出驱动部件(102、121)中的所述滚珠环(140 ;141、142)上方，以使得所述输入驱动部件(110)的所述滚珠(130)分别位于所述输出驱动部件(102、121)的两个滚珠(140 ;141、142)之间并因此传递扭矩，且当超过所述阀值扭矩时，所述输入驱动部件(110)的所述滚珠(130)滚过所述输出驱动部件(102、121)的所述滚珠(140 ;141、142)并因此阻断所述扭矩的传递。
2.根据权利要求1所述的电动螺丝刀过载保护构件(100)，其特征在于:所述输入驱动部件(110)包含圆盘(111)，滚珠接收器圆形地安置在所述圆盘(111)中，所述输入驱动部件(110)的所述滚珠(130)安置在所述滚珠接收器中。
3.根据权利要求1所述的电动螺丝刀过载保护构件(100)，其特征在于:所述输出驱动部件(102、121)包含圆盘(121)，滚珠接收器圆形地安置在所述圆盘(121)中，所述输出驱动部件(102、121)的所述滚珠(140 ;141、142)安置在所述滚珠接收器中。
4.根据权利要求2或3所述的电动螺丝刀过载保护构件(100)，其特征在于所述滚珠接收器(128)具有较深配置，以使得至少一个分别的半球可容纳在所述滚珠接收器(128)中。
5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电动螺丝刀过载保护构件(100)，其特征在于:同心地位于彼此之 内的所述输出驱动侧或输入驱动侧上的两个滚珠环(141、142)与所述输出驱动侧或输入驱动侧上的滚珠环(130)相对定位，以使得所述输入驱动侧或输出驱动侧上的所述滚珠环(130)的所述滚珠定位于所述同心环(141、142)之间。
6.根据权利要求5所述的电动螺丝刀过载保护构件(100)，其特征在于:所述输入驱动部件在所述输出驱动部件上的轴向对齐可通过免除径向轴承而实现，因为所述输入驱动侧或输出驱动侧上的所述滚珠环(130)的所述滚珠定位于同心环(141、142)之间。
7.根据权利要求1所述的电动螺丝刀过载保护构件(100)，其特征在于:通过安置在所述输入驱动环(110)的所述圆盘(111)上的至少一个盘式弹簧(150)产生所述弹簧预压。
8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电动螺丝刀过载保护构件(100)，其特征在于:所述输入驱动部件(110)、所述输出驱动部件(102、121)、所述相互相对的滚珠环及盘式弹簧经安置在所述外壳内，以使得在滚珠(130 ；140 ;141、142)置入的情况下，通过抵靠所述输出驱动部件(102、121)的具有所述滚珠接收器(128)的所述圆盘(121)并靠在外壳壁上的所述盘式弹簧预压所述输入驱动部件(110)的具有所述滚珠接收器的所述圆盘(111)。
9.一种电动螺丝刀过载保护构件(200)，所述电动螺丝刀过载保护构件(200)经安置在输入驱动部件(210)与输出驱动部件(202)之间，并当超过阀值扭矩时，所述电动螺丝刀过载保护构件(200)阻断所述输入驱动部件(210)与所述输出驱动部件(202)之间的所述扭矩的传递；所述电动螺丝刀过载保护构件(200)的特征在于以下配置:所述输出驱动部件包含摩擦面，滑盘安置在所述摩擦面上；第一压力圆盘(210)，所述第一压力圆盘(210)连接至靠在所述滑盘上的所述输入驱动部件；另一滑盘(204)经安置在背离所述输出驱动部件(202)的所述第一压力圆盘(211)的一侧上，所述另一滑盘(204)后跟另一第二压力圆盘(201)，所述第二压力圆盘(201)在所述第二滑盘(204)、所述第一压力圆盘(211)及所述第一滑盘(203)的轴向方向上施加压力。
10.根据权利要求9所述的电动螺丝刀过载保护构件(200)，其特征在于:所述滑盘(203、204)由金属，特别是黄铜合金，构成。
11.根据权利要求9所述的电动螺丝刀过载保护构件(200)，其特征在于:所述第二压力圆盘(201)通过多个螺纹连接件(213)连接至所述输出驱动部件(202)。
12.根据权利要求1或9所述的电动螺丝刀过载保护构件(100;200)，其特征在于:所述驱动部件(110 ;210)包含用于电动螺丝刀或扭矩扳手的接收器，特别为方块(114 ;214)。
13.根据权利要求1或9所述的电动螺丝刀过载保护构件(100;200)，其特征在于所述输出驱动部件(102、121 ;202)包含连接元件(108 ;208)。
14.根据前述权利要求的任一权利要求所述的电动螺丝刀过载保护构件(100；200),其特征在于:所述电动螺丝刀过载保护构件(100、200)经安置于两部分式外壳中。
15.根据权利要求14所述的电动螺丝刀过载保护构件(100;200)，其特征在于:所述两个外壳部件(101、102 ;201、202)经螺丝拧在一起。
【文档编号】F16D7/02GK103476549SQ201280018594
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年3月16日 优先权日:2011年3月17日
【发明者】克劳斯·维尔切克 申请人:罗素麦特拧紧技术公司