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Stand der Technik
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Es sind bereits Getriebevorrichtungen, insbesondere für Handwerkzeugmaschinen, mit einer Gleitkörperkupplung mit zumindest drei um eine Rotationsachse angeordneten Gleitkörpern und zumindest drei Federelementen, die dazu vorgesehen sind, auf die Gleitkörper zumindest eine zur Rotationsachse radial nach außen gerichtete Kraftkomponente auszuüben, bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Getriebevorrichtung, insbesondere für eine Handwerkzeugmaschine, mit einer Gleitkörperkupplung mit zumindest drei um eine Rotationsachse angeordneten Gleitkörpern und zumindest drei Federelementen, die dazu vorgesehen sind, auf die Gleitkörper zumindest eine zur Rotationsachse radial nach außen gerichtete Kraftkomponente auszuüben.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Federelemente jeweils von Lagervorrichtungen von um die Rotationsachse benachbart angeordneten Gleitkörpern abgestützt werden.
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Unter einer „Getriebevorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Vorrichtung zur Übertragung einer drehenden Antriebsbewegung und/oder eines Drehmoments verstanden werden. Insbesondere kann die Getriebevorrichtung dazu vorgesehen sein, eine Rotationsgeschwindigkeit und/oder ein Drehmoment der Antriebsbewegung zu übersetzen. Die Getriebevorrichtung kann bevorzugt ein oder mehrere Zahnräder aufweisen. Bevorzugt wird die Getriebevorrichtung von einem Antriebsritzel angetrieben. Unter einem „Antriebsritzel“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Antriebswelle einer Antriebseinheit mit einer Verzahnung verstanden werden, deren Radius kleiner ist als ein Radius einer vom Antriebsritzel angetriebenen Verzahnung der Getriebevorrichtung. Bevorzugt gibt die Getriebevorrichtung die Arbeitsbewegung und/oder das Drehmoment über ein Abtriebsritzel weiter, insbesondere an eine Welle und/oder ein Hammerrohr der Handwerkzeugmaschine. Die Welle und/oder das Hammerrohr sind bevorzugt mit einer Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Werkzeugs verbunden. Unter einer „Handwerkzeugmaschine“ soll insbesondere eine werkstückbearbeitende Maschine, vorteilhaft jedoch eine Bohrmaschine, ein Bohrund/oder Schlaghammer, eine Säge, ein Hobel, ein Schrauber, eine Fräse, ein Schleifer, ein Winkelschleifer, ein Gartengerät und/oder ein Multifunktionswerkzeug verstanden werden. Unter einer „Gleitkörperkupplung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Kupplung zu einer Begrenzung eines maximalen Drehmoments verstanden werden, wobei die Drehmomentübertragung von einem Antriebselement auf ein Abtriebselement der Gleitkörperkupplung mittels Gleitkörpern erfolgt. Die Gleitkörper übertragen das Drehmoment mittels Haftund/oder bevorzugt Formschluss. Das maximale Drehmoment hängt bevorzugt von Kräften ab, mit denen die Gleitkörper beaufschlagt werden. Unter einem „Federelement“ soll insbesondere ein makroskopisches Element verstanden werden, das zumindest eine Erstreckung aufweist, die in einem normalen Betriebszustand um zumindest 10%, insbesondere um wenigstens 20%, vorzugsweise um mindestens 30% und besonders vorteilhaft um zumindest 50% elastisch veränderbar ist, und das insbesondere eine von einer Veränderung der Erstreckung abhängige und vorzugsweise zu der Veränderung proportionale Gegenkraft erzeugt, die der Veränderung entgegen wirkt. Unter einer „Erstreckung“ eines Elements soll insbesondere ein maximaler Abstand zweier Punkte einer senkrechten Projektion des Elements auf eine Ebene verstanden werden. Unter einem „makroskopischen Element“ soll insbesondere ein Element mit einer Erstreckung von zumindest 1 mm, insbesondere von wenigstens 5 mm und vorzugsweise von mindestens 10 mm verstanden werden. Unter einer „Rotationsachse“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Achse verstanden werden, um die die Gleitkörperkupplung drehbar gelagert ist und um die sich in einem Betrieb Antriebselement und Abtriebselement der Gleitkörperkupplung drehen. Unter einer „Lagervorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, zumindest ein Ende der Federelemente in Bezug auf den die Lagervorrichtung beinhaltenden Gleitkörper in zumindest einem, bevorzugt zumindest drei Freiheitsgraden festzulegen. Die Federelemente können um die Rotationsachse besonders platzsparend angeordnet sein. Die Federelemente können besonders lange Federwege bei kleinem Kupplungsradius aufweisen. Lagervorrichtungen der Federelemente und Gleitkörper können einstückig ausgebildet sein. Es können Bauteile eingespart werden. Die Getriebevorrichtung kann besonders einfach und kostengünstig sein.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Federelemente außerhalb einer ersten Zylindermantelfläche um die Rotationsachse angeordnet sind, deren Radius zumindest halb so groß ist wie ein Radius einer weiteren, die Außenkonturen der Gleitkörper in einem Sperrzustand berührenden, um die Rotationsachse angeordneten Zylindermantelfläche. Unter einem „Sperrzustand“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Zustand der Getriebevorrichtung verstanden werden, in dem die Getriebevorrichtung dazu vorgesehen ist, die drehende Arbeitsbewegung und/oder das Drehmoment zu übertragen. Unter einer „Außenkontur“ eines Gleitkörpers soll in diesem Zusammenhang die Kontur des Gleitkörpers auf seiner der Rotationsachse abgewandten Seite verstanden werden. Ein Umfang, auf dem die Federelemente angeordnet sind, kann besonders lang sein. Die Federelemente können besonders lange Federwege aufweisen.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Gleitkörper und Federelemente um die Rotationsachse abwechselnd angeordnet sind. Unter „um die Rotationsachse abwechselnd“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass in einem Kreisumfang um die Rotationsachse abwechselnd ein Federelement und ein Gleitkörper angeordnet sind. Es kann vorteilhaft erreicht werden, dass jeder Gleitkörper zwei Federelemente abstützt und jedes Federelement sich an zwei Gleitkörpern abstützt. Weitere Lagervorrichtungen zum Abstützen der Federelemente können entfallen. Ein um den Umfang zur Verfügung stehender Raum kann besonders gut zur Unterbringung von Gleitkörpern und Federelementen genutzt werden. Die Federelemente können besonders lange Federwege aufweisen.
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Weiter wird eine Kupplungsscheibe vorgeschlagen, die die Gleitkörper radial nach außen verschiebbar lagert. Bevorzugt ist die Kupplungsscheibe drehfest mit einer Abtriebswelle mit dem Abtriebsritzel verbunden. Bevorzugt enthält die Kupplungsscheibe Gleitkörperaufnahmen, die bevorzugt jeweils einen Gleitkörper radial nach außen verschiebbar lagern. Bevorzugt sind die Gleitkörperaufnahmen dazu vorgesehen, durch das von der Gleitkörperkupplung übertragene Drehmoment auf die Gleitkörper ausgeübte Kräfte an der Kupplungsscheibe abzustützen. Eine Position der Gleitkörper innerhalb der Gleitkörperkupplung kann zuverlässig sichergestellt werden. Eine zuverlässige Übertragung von Drehmomenten und der Antriebsbewegung mit Hilfe der Gleitkörper kann möglich sein.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Federelemente auf die Gleitkörper jeweils Federkräfte zumindest weitgehend entlang von Kraftvektoren ausüben, die sich an einem Punkt auf einer die Rotationsachse schneidenden Symmetrieachse des jeweiligen Gleitkörpers schneiden. Unter „zumindest weitgehend“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Winkelabweichung von weniger als 10°, bevorzugt weniger als 5°, besonders bevorzugt weniger als 1° verstanden werden. Ein aus einer Addition der Kraftvektoren resultierender Vektor kann zumindest weitgehend einen radial nach außen gerichteten Kraftvektor ergeben. Weitere Kraftkomponenten der Federelemente können sich bezüglich des Gleitkörpers zumindest weitgehend aufheben. Eine Lagerung des Gleitkörpers kann besonders gering beansprucht werden. Ein Verklemmen der Gleitkörper kann vermieden werden. Besonders bevorzugt weist die Gleitkörperkupplung drei Gleitkörper und drei Federelemente auf. Die Kraftvektoren der Federkräfte können mit der die Rotationsachse schneidenden Symmetrieachse der Gleitkörper einen besonders steilen Winkel bilden. Der aus der Addition der Kraftvektoren resultierende Vektor kann radial nach außen einen besonders großen Kraftvektor ergeben. Eine durch die Federelemente hervorgerufene, radial nach außen gerichtete Kraft auf die Gleitkörper kann besonders groß sein. Die Federkraft der Federelemente kann besonders effizient eine radial nach außen gerichtete Kraft auf die Gleitkörper erzeugen.
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Es wird vorgeschlagen, dass in einem Sperrzustand die Außenkonturen der Gleitkörper mit einer Innenkontur eines Stirnrads einen Kraft- und/oder Formschluss bilden. Unter einem „Stirnrad“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein die Kupplungsscheibe mit den Gleitkörpern um die Rotationsachse umgebendes Rad mit einer Stirnverzahnung verstanden werden. Bevorzugt wird das Stirnrad vom Antriebsritzel der Antriebseinheit angetrieben. Bevorzugt besteht der Kraft- und/oder Formschluss bis zum maximalen Drehmoment. Wird das maximale Drehmoment überschritten, beginnen die Gleitkörper mit ihrer Außenkontur bevorzugt entlang der Innenkontur des Stirnrads zu gleiten. Das maximale Drehmoment, das von der Gleitkörperkupplung übertragen wird, kann so begrenzt werden. Das maximale Drehmoment wird bevorzugt zumindest im Wesentlichen von den durch die Federelemente hervorgerufenen, radial nach außen auf die Gleitkörper ausgeübten Kräften sowie durch die Gestaltung der Außenkontur der Gleitkörper und der Innenkontur des Stirnrads bestimmt. Ein Fachmann wird die Federelemente sowie die Außenkontur und die Innenkontur geeignet auslegen, so dass das maximale Drehmoment einen gewünschten Wert hat. Das maximale Drehmoment kann auch einstellbar sein, zum Beispiel indem die Federelemente einstellbar ausgebildet sind. Die Federelemente können zum Beispiel ein längenveränderliches Zwischenstück aufweisen, mit dem die Federkraft verändert werden kann. Eine wirksame Übertragung und/oder Beschränkung des maximalen Drehmoments kann möglich sein.
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Besonders bevorzugt weisen die Außenkonturen der Gleitkörper zumindest eine Sperrkontur auf, die im Sperrzustand mit der Innenkontur des Stirnrads einen Formschluss bildet. Unter einer „Sperrkontur“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Bereich der Außenkontur der Gleitkörper verstanden werden, der dazu geeignet ist, mit einer Innenkontur einen Formschluss zu bilden, wie insbesondere ein Vorsprung, eine Vertiefung und/oder eine Verzahnung. Die Sperrkonturen können insbesondere zu einer Drehmitnahme der Gleitkörper durch die Innenkontur des Stirnrads im Sperrzustand vorgesehen sein. Die Innenkontur des Stirnrads weist bevorzugt eine Gegenkontur der Sperrkontur auf. Bevorzugt weist die Sperrkontur zumindest in einem einen überwiegenden Teil des von einem Gleitkörper übertragenen Anteils des Drehmoments übertragenden Bereich eine Flächennormale, die gegenüber einem Umfang um die Rotationsachse in einem Winkel nach außen gerichtet ist, und/oder eine in einer senkrecht zur Rotationsachse liegenden Ebene konvexe Oberfläche auf. Es kann vorteilhaft erreicht werden, dass durch die Übertragung des Drehmoments eine Kraftkomponente auf den Gleitkörper erzeugt wird, die der radial nach außen gerichteten von den Federelementen erzeugten Kraftkomponente entgegenwirkt. Der Fachmann wird den Winkel der Flächennormalen sowie die Federkräfte geeignet auslegen, so dass beim gewünschten maximalen Drehmoment die Gleitkörper entgegen den Federkräften in Richtung der Rotationsachse gedrängt werden und der Sperrzustand der Gleitköperkupplung in einen Gleitzustand übergeht. Eine Übertragung eines Drehmoments bis zum maximalen Drehmoment mittels eines Formschlusses kann besonders zuverlässig sein. Es können besonders große Drehmomente übertragen werden. Ein Verschleiß kann besonders gering sein. Die Getriebevorrichtung und/oder die Gleitkörperkupplung kann besonders kompakt sein. Ein Schlupf, das heißt ein langsames Verdrehen einer Antriebsseite gegenüber einer Abtriebsseite der Gleitkörperkupplung unterhalb des maximalen Drehmoments, kann vermieden werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Getriebevorrichtung zur Übertragung einer drehenden Arbeitsbewegung mit einem durch die Gleitkörperkupplung begrenzten Drehmoment vorgesehen ist. Eine Überlast der Antriebseinheit bei einem plötzlich blockierenden Werkzeug kann vermieden werden. Verletzungen des Benutzers durch ein blockierendes Werkzeug können vermieden werden. Die Sicherheit und/oder die Lebensdauer einer Handwerkzeugmaschine kann erhöht sein.
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Weiter wird eine Handwerkzeugmaschine mit einer Getriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgeschlagen. Die Handwerkzeugmaschine kann die genannten Vorteile der Getriebevorrichtung aufweisen. Insbesondere kann die Handwerkzeugmaschine besonders kompakt sein.
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Zeichnung
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Getriebevorrichtung mit einer Gleitkörperkupplung,
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2 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch die Gleitkörperkupplung in einer Seitenansicht,
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3 eine schematische Darstellung der Gleitkörperkupplung mit drei Gleitkörpern in einer Draufsicht,
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4 einen Gleitkörper in einer ersten Ansicht,
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5 einen Gleitkörper in einer zweiten Ansicht und
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6 eine Kupplungsscheibe der Gleitkörperkupplung mit drei Gleitkörpern und drei Federelementen in einer Draufsicht.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt eine Getriebevorrichtung 10 für eine hier nicht näher dargestellte Handwerkzeugmaschine, mit einer Gleitkörperkupplung 12 mit drei um eine Rotationsachse 14 angeordneten Gleitkörpern 18 (6) und drei als Schraubenfedern ausgebildeten Federelementen 20, die dazu vorgesehen sind, auf die Gleitkörper 18 zumindest eine zur Rotationsachse 14 radial nach außen gerichtete Kraftkomponente 22 auszuüben, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente 20 jeweils von als Zapfen ausgebildeten Lagervorrichtungen 24 (4 und 5) von um die Rotationsachse 14 benachbart angeordneten Gleitkörpern 18 abgestützt werden. Die Getriebevorrichtung 10 weist ein Stirnrad 48 auf, das von einem Antriebsritzel 54 einer Antriebseinheit 56 der Handwerkzeugmaschine angetrieben werden kann. Das Stirnrad 48 umgibt um die gemeinsame Rotationsachse 14 eine Getriebewelle 58 mit einem Abtriebsritzel 60. Das Abtriebsritzel 60 treibt in einem Bohrbetrieb bei aktivierter Antriebseinheit 56 ein von einem Zahnrad 62 umgebenes Hammerrohr 64 der Handwerkzeugmaschine mit einer drehenden Arbeitsbewegung 66 an. Ein hier nicht dargestellter Werkzeughalter ist mit dem Hammerrohr 64 drehfest verbunden. Die Handwerkzeugmaschine ist als Bohr- und Schlaghammer ausgebildet. Für einen Bohrbetrieb kann ein Benutzer für eine bohrende Bearbeitung ein Bohrwerkzeug in den Werkzeughalter einspannen, der über das Hammerrohr 64 mit der drehenden Arbeitsbewegung 66 angetrieben werden kann. Zusätzlich kann in einem Schlagbohrbetrieb ein im Hammerrohr 64 angeordneter Schläger Schlagimpulse an das Bohrwerkzeug weitergeben. Die Gleitkörperkupplung 12 ist dazu vorgesehen, ein maximales Drehmoment der drehenden Arbeitsbewegung 66 zu begrenzen. Wird das maximale Drehmoment überschritten, rutscht die Gleitkörperkupplung durch, so dass das von der Antriebseinheit 56 maximal übertragbare Drehmoment nicht oder nur zum Teil am Abtriebsritzel 60 der Getriebevorrichtung 10 an das Zahnrad 62 am Hammerrohr 64 weitergegeben wird.
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Die Federelemente 20 sind außerhalb einer ersten Zylindermantelfläche 26 um die Rotationsachse 14 angeordnet, deren Radius 28 mehr als halb so groß ist wie ein Radius 30 einer weiteren, Außenkonturen 32 der Gleitkörper 18 in einem Sperrzustand berührenden, um die Rotationsachse 14 angeordneten Zylindermantelfläche 34 (2). Die Gleitkörper 18 und die Federelemente 20 sind um die Rotationsachse 14 abwechselnd angeordnet. Eine mit der Getriebewelle 58 drehfest verbundene, innerhalb des Stirnrads 48 angeordnete Kupplungsscheibe 44 lagert die Gleitkörper 18 an Gleitkörperaufnahmen 76 radial nach außen verschiebbar. Die Getriebewelle 58 mit der Kupplungsscheibe 44 bildet mit den Gleitkörpern 18, den Federelementen 20 und dem Stirnrad 48 die Gleitkörperkupplung 12.
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Die Federelemente 20 üben auf die Gleitkörper 18 jeweils Federkräfte 36 entlang von Kraftvektoren 38 aus, die sich in einem Punkt 40 auf einer die Rotationsachse 14 schneidenden Symmetrieachse 42 des Gleitkörpers 18 schneiden (4). Die Kraftvektoren 38 beinhalten jeweils die radial nach außen gerichteten Kraftkomponenten 22 und einander entgegengesetzte Kraftkomponenten 68. Die Kraftkomponenten 68 heben sich gegenseitig auf, während sich die Kraftkomponenten 22 addieren, so dass die Gleitkörper 18 durch die Kraftkomponenten 22 radial nach außen gedrängt werden. In dem Sperrzustand liegen die Außenkonturen 32 der Gleitkörper 18 an einer Innenkontur 46 des Stirnrads 48 an und bilden mit der Innenkontur 46 einen Formschluss. Die Außenkonturen 32 der Gleitkörper 18 enthalten jeweils eine Sperrkontur 50, die als Sperrnase ausgebildet ist und die im Sperrzustand in einer von Mitnahmekonturen 70 der Innenkontur 46 zu liegen kommt. Die Sperrkonturen 50 weisen in einer senkrecht zur Rotationsachse 14 liegenden Ebene konvexe Oberflächen auf. Bei einer Drehmitnahme der Gleitkörper 18 durch die Innenkontur 46 des Stirnrads 48 werden vom durch das Antriebsritzel 54 übertragenen Drehmoment Kräfte 72 auf die Gleitkörper 18 ausgeübt, die gegen die Rotationsachse 14 gerichtete Kraftkomponenten 74 aufweisen, die gegen die Kraftkomponenten 22 gerichtet sind und die Gleitkörper 18 radial nach innen drängen. Überschreitet ein an der Gleitkörperkupplung 12 anliegendes Drehmoment das maximale Drehmoment, sind die Kraftkomponenten 74 größer als die an einem Gleitkörper 18 wirkenden Kraftkomponenten 22, so dass die Sperrkonturen 50 aus den Mitnahmekonturen 70 gedrängt werden und die Gleitkörperkupplung in einen Gleitzustand übergeht. Die Getriebevorrichtung 10 ist zur Übertragung der Arbeitsbewegung 66 mit einem durch die Gleitkörperkupplung 12 begrenzten Drehmoment vorgesehen.
