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PRIORITÄTEN UND QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung nimmt die Prioritäten der U. S.-Anmeldung Nr. 60/263,379, die am 23. Januar 2001 angemeldet wurde, und der U. S.-Anmeldung 09/965,108 (
US 2002/0096342 A1 ) in Anspruch, die am 27. September 2001 angemeldet wurde. Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in der anhängigen U. S.-Anmeldung Nr. 09/964,226 (
US 2002/0096343 A1 ) mit dem Titel ”Multispeed Power Tool Transmission”, in der U. S.-Anmeldung Nr. 09/964,078 (
US 2002/0098938 A1 ) mit dem Titel ”First Stage Clutch” sowie in der U. S.-Anmeldung Nr. 09/963,905 (
US 2002/0096341 A1 ) mit dem Titel ”Housing with Functional Overmold” erläutert und beansprucht.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kupplungsanordnungen für Motorwerkzeuge, wie zum Beispiel Bohrmaschinen und Motor-Schraubendreher. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Kupplungsanordnung, die über einen Winkel von 360° gedreht werden kann.
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Erläuterungen
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Moderne Motorwerkzeuge, wie zum Beispiel Bohrmaschinen Motor-Schraubendreher, sind in den letzten Jahren zunehmend kompliziert geworden und sind nun üblicherweise mit Kupplungsmechanismen versehen, die einen von außen betätigbaren Einstellmechanismus aufweisen, der wahlweise zwischen einer Vielzahl von Einstellpositionen eingestellt werden kann, um den Drehmomentausgang von dem Motorwerkzeug zu begrenzen. Ein relativ üblicher Typ von Einstellmechanismus hat einen ringförmigen Kragen, der mit dem Körper des Motorwerkzeugs gekoppelt ist und der in eine Vielzahl von Einrast-Kupplungspositionen verdreht werden kann. Normalerweise haben diese Einstellmechanismen fünf oder mehr diskrete Kupplungseinstellungen, durch die das Ausgangsdrehmoment des Motorwerkzeugs schrittweise erhöht oder vermindert werden kann. Obwohl solche Einstellmechanismen allgemein eine zufriedenstellende Steuerung des Drehmomentausgangs des Motorwerkzeugs zur Verfügung stellen, sind einige Nachteile bekannt.
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Ein solcher Nachteil betrifft die Art und Weise, mit der der Einstellmechanismus zwischen einer relativ niedrigen. Einstellung und einer relativ hohen Einstellung umgeschaltet wird. Beispielsweise ist häufig ein größeres Drehmoment erforderlich, um ein Loch in ein Werkstück zu bohren, als anschließend erforderlich ist, um eine Schraube in das in das Werkstück gebohrte Loch einzuschrauben. Um den Kupplungsmechanismus richtig zu benutzen, muss der Benutzer des Werkzeugs den Einstellmechanismus von der hohen Einstellung, die zum Bohren verwendet wird, über eine Vielzahl von zwischenliegenden Einstellungen in die niedrige Einstellung verdrehen, die für das Einschrauben der Schrauben verwendet wird. Wenn eine Schraube eingeschraubt ist, muss der Benutzer den Einstellmechanismus über die zwischenliegenden Einstellungen hinweg in die vorherige hohe Einstellung zurückdrehen, um ein weiteres Loch zu bohren. Wenn eine große Anzahl von Löchern gebohrt und eine große Anzahl von Schrauben eingeschraubt werden muss, wird diese Praxis sehr arbeitsaufwendig, und es wird eine relativ lange Zeit einfach nur dadurch verschwendet, dass der Einstellmechanismus über die zwischenliegenden Positionen hinweg verstellt werden muss.
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Die
DE 298 21 578 U1 betrifft eine Vorrichtung zum Voreinstellen einer Drehmomentbegrenzung für ein Drehwerkzeug, die ausgestaltet ist, um eine Voreinstellung des Ausgangsdrehmoments des Drehwerkzeugs vorzunehmen. Die Vorrichtung weist einen Nockenring, der drehbar über einen Trägerzylinder passt und mehrere sich in Umfangsrichtung erstreckende, bogenförmige Nockenerhebungen aufweist, und einen Folgerring auf, der nicht drehbar über den Trägerzylinder passt und mehrere Nockenerhebungen aufweist, die jeweils entsprechend zu den Nocken des Nockenrings mit diesen in Eingriff stehende Folger ausbilden.
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Es besteht daher eine Forderung nach einem Einstellmechanismus zum Einstellen der Kupplung von einem Motorwerkzeug, die zwischen der höchsten und niedrigsten Kupplungseinstellung verstellt werden kann, ohne daß es erforderlich ist, den Einstellmechanismus über eine Vielzahl von zwischenliegenden Kupplungseinstellungen zu bewegen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung stellt die vorliegende Erfindung einen Einstellmechanismus für eine Kupplung zur Verfügung. Der Einstellmechnismus hat eine ringförmige Einstellstruktur mit einem Einstellprofil, das einen Rampenabschnitt, ein erstes Einstellsegment, ein letztes Einstellsegment und eine Vielzahl von zwischenliegenden Einstellsegmenten hat. Das erste Einstellsegment ist konfiguriert, um einer ersten Kupplungseinstellung zu entsprechen, und das letzte Einstellsegment ist konfiguriert, um einer letzten Kupplungseinstellung zu entsprechen. Der Rampenabschnitt befindet sich zwischen dem ersten und dem letzten Einstellsegment, so daß die Einstellstruktur zwischen dem ersten und dem letzten Einstellsegment sowie zwischen dem letzten und dem ersten Einstellsegment verdreht werden kann, ohne mit einem der zwischenliegenden Einstellsegmente in Eingriff zu kommen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen deutlich, in denen:
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1 eine Seitenansicht von einem gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung konstruierten Motorwerkzeug ist;
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2 eine perspektivische Explosionsansicht von einem Bereich des Motorwerkzeugs aus 1 ist;
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3 eine perspektivische Ansicht von einem Bereich des Gehäuses des Motorwerkzeugs aus 1 ist, in der der hintere Teil der Endkappenbaugruppe gezeigt ist;
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4 eine Vorderansicht der Endkappenbaugruppe ist;
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5 eine Querschnittsansicht entlang Linie 5-5 aus 4 ist;
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6 eine Rückansicht von einem Bereich des Motorwerkzeugs aus 1 ist, wobei die Endkappenbaugruppe entfernt ist;
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7 eine Seitenansicht von einem Bereich des Motorwerkzeugs aus 1 ist, wobei die Endkappenbaugruppe entfernt ist;
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8 eine Ansicht ähnlich zu der aus 4 ist, aber die Endkappengehäuseschale vor dem Überformen zeigt;
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9 eine ähnliche Ansicht zu der aus 5 ist, aber die Endkappengehäuseschale vor dem Überformen zeigt;
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10 eine ähnliche Ansicht zu der aus 4 ist, aber eine alternative Konstruktion des Überformbauteils darstellt;
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11 eine teilweise Querschnittsansicht von einem Bereich eines Motorwerkzeugs ist, das eine Endkappenbaugruppe mit einem Überformbauteil verwendet, das in der in 10 dargestellten Weise konstruiert ist;
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12 eine perspektivische Explosionsansicht von einem Bereich des Motorwerkzeugs aus 1 ist, in der die Getriebebaugruppe in größerem Detail dargestellt ist;
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13 eine perspektivische Explosionsansicht von einem Bereich des Motorwerkzeugs aus 1 ist, in der die Untersetzungszahnradsatzbaugruppe, die Getriebehülse, ein Bereich des Gehäuses und ein Bereich von dem Kupplungsmechanismus in größerem Detail dargestellt ist;
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13a eine Querschnittsansicht entlang einer Längsachse von dem zweiten Ringzahnrad ist;
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13b eine Querschnittsansicht entlang einer Längsachse von dem dritten Ringzahnrad ist;
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14 eine Seitenansicht von der Getriebehülse ist;
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15 eine Rückansicht von der Getriebehülse ist;
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16 eine Querschnittsansicht entlang Linie 16-16 aus 15 ist;
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17 eine Querschnittsansicht entlang Linie 17-17 aus 15 ist;
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18 eine Explosionsansicht der Untersetzungszahnradsatzbaugruppe ist;
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19 eine Querschnittsansicht entlang einer Längsachse des Motorwerkzeugs aus 1 ist, in der ein Bereich der Untersetzungszahnradsatzbaugruppe in größerem Detail dargestellt ist;
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20 eine Vorderansicht von einem Bereich von dem ersten Untersetzungsträger ist;
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21 eine Querschnittsansicht entlang einer Längsachse des Motorwerkzeugs aus 1 ist, in der ein Bereich der Untersetzungszahnsatzbaugruppe in größerem Detail dargestellt ist;
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22 eine Rückansicht von einem Bereich von dem dritten Untersetzungsträger ist;
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23 eine Querschnittsansicht entlang der Längsachse des Motorwerkzeugs aus 1 ist und die Getriebebaugruppe darstellt, wie sie in dem ersten Drehzahlverhältnis positioniert ist;
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24 eine Querschnittsansicht ähnlich zu der aus 23 ist, aber die Getriebebaugruppe darstellt, wie sie in dem zweiten Drehzahlverhältnis positioniert ist;
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25 eine Querschnittsansicht ähnlich zu der aus 23 ist, aber die Getriebebaugruppe darstellt, wie sie in dem dritten Drehzahlverhältnis positioniert ist;
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26 eine Draufsicht von einem Bereich des Motorwerkzeugs aus 1 ist, die den Drehzahlauswahlmechanismus in größerem Detail darstellt;
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27a eine Seitenansicht von dem Drehauswahlnocken ist;
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27b eine Draufsicht von dem Drehauswahlnocken ist;
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27c eine Querschnittsansicht entlang der mittleren Achse des Drehzahlauswahlmechanismus ist;
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28 eine Rückansicht von der Ausgangsspindelbaugruppe ist;
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29 eine perspektivische Explosionsansicht des Kupplungsmechanismus ist;
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29a eine perspektivische Ansicht von einem Bereich des Kupplungsmechanismus ist, die eine andere Konfiguration des Kupplungsbauteils darstellt;
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29b eine perspektivische Explosionsansicht ist, die eine mehrteilige Konstruktion für das erste Ringzahnrad und das Kupplungsbauteil darstellt;
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30 eine schematische Darstellung der Einstellstruktur in einem ”auseinandergewickelten” Zustand darstellt;
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31 eine schematische Darstellung ähnlich der aus 30 ist, aber eine alternative Konstruktion des Einstellprofils zeigt; und
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32 eine schematische Darstellung ähnlich der aus 30 ist, aber einen Bereich von der anderen alternativen Konstruktion von dem Einstellprofil zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Überblick
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Unter Bezugnahme auf
1 und
2 der Zeichnungen ist ein Motorwerkzeug, das entsprechend den Lehren der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, allgemein mit dem Bezugszeichen
10 bezeichnet. Wie für den Fachmann offensichtlich, kann das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Werkzeug mit Kabel oder ohne Kabel (batteriebetrieben) sein, wie zum Beispiel ein tragbarer Schraubendreher oder eine Bohrmaschine. Im dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel ist das Motorwerkzeug
10 eine kabellose Bohrmaschine mit einem Gehäuse
12, einer Motorbaugruppe
14, einer mehrstufigen Getriebebaugruppe
16, einem Kupplungsmechanismus
18, einer Ausgangsspindelbaugruppe
20, einem Bohrfutter
22, einer Schalterbaugruppe
24 und einem Batteriesatz
26. Der Fachmann versteht, dass verschiedene von diesen Komponenten des Motorwerkzeugs
10, wie zum Beispiel das Bohrfutter
22, die Schalterbaugruppe
24 und der Batteriesatz
26 von herkömmlicher Natur sind und in dieser Anmeldung nicht im Detail beschrieben werden müssen. Für ein besseres Verständnis von der Funktion der üblichen Merkmale des Motorwerkzeugs
10 wird Bezug auf eine Vielzahl von Publikationen genommen. Ein Beispiel dieser Publikationen ist das
US-Patent Nr. 5,897,454 , veröffentlicht am 27. April 1999, dessen Offenbarung hiermit durch Bezugnahme vollständig einbezogen wird.
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Das Gehäuse 12 enthält eine Endkappenbaugruppe 30 und eine Handgriffschalenbaugruppe 32, die ein Paar von zusammenpassenden Handgriffschalen 34 aufweist. Die Handgriffschalenbaugruppe 32 enthält einen Handgriffbereich 36 und einen Antriebszug- oder Körperbereich 38. Die Schalterbaugruppe 24 und der Batteriesatz 26 sind mechanisch mit dem Handgriffbereich 36 gekoppelt und elektrisch mit der Motorbaugruppe 14 verbunden. Der Körperbereich 38 beinhaltet eine Motorkammer 40 und eine Getriebekammer 42. Die Motorbaugruppe 14 ist in der Motorkammer 40 angeordnet und hat eine drehbare Ausgangswelle 44, die sich in die Getriebekammer 42 erstreckt. Ein Motorritzel 46, das eine Vielzahl von Zahnradzähnen 48 hat, ist zur Drehung mit der Ausgangswelle 44 gekoppelt. Die Schalterbaugruppe 24 und der Batteriesatz 26 wirken zusammen, um der Motorbaugruppe 14 wahlweise elektrische Energie zuzuführen, und zwar auf eine Weise, die in der Technik allgemein bekannt ist, um so die Drehzahl und die Richtung zu steuern, mit der sich die Ausgangswelle 44 dreht.
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Die Getriebebaugruppe 16 ist in der Getriebekammer 42 angeordnet und enthält einen Drehzahlauswahlmechanismus 60. Das Motorritzel 46 ist über die Getriebebaugruppe 16 mit der Ausgangswelle 44 gekoppelt und überträgt einen Antriebseingang mit relativ hoher Drehzahl und geringem Drehmoment auf die Getriebebaugruppe 16. Die Getriebebaugruppe 16 beinhaltet eine Vielzahl von Untersetzungselementen, die wahlweise durch den Drehzahlauswahlmechanismus 60 in Eingriff gebracht werden, um eine Vielzahl von Drehzahlverhältnissen zur Verfügung zu stellen. Jedes der Drehzahlverhältnisse multipliziert die Drehzahl und das Drehmoment des Antriebseingangs auf eine vorbestimmte Weise, wodurch ermöglicht wird, dass die Ausgangsdrehzahl und das Ausgangsdrehmoment der Getriebebaugruppe 16 in einer gewünschten Weise zwischen einem Ausgang mit relativ niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment bzw. einem Ausgang mit relativ hoher Drehzahl und geringem Drehmoment variiert wird. Der Getriebeausgang wird zur Ausgangsspindelbaugruppe 20 geliefert, das mit dem Bohrfutter 22 zur Drehung gekoppelt ist, um zu ermöglichen, dass ein Drehmoment auf ein Werkzeug-Bit (nicht gezeigt) übertragen wird. Der Kupplungsmechanismus 18 ist mit der Getriebebaugruppe 16 gekoppelt und kann betätigt werden, um die Höhe des Drehmoments, das mit dem Antriebseingang in Beziehung steht, auf einen vorbestimmten auswählbaren Drehmoment-Grenzwert zu begrenzen.
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Funktionale Überform
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Unter spezieller Bezugnahme auf 2 bis 9 ist die Endkappenbaugruppe 30 gezeigt, die eine Endkappenschale 100 und ein Überformbauteil 102 beinhaltet. In dem vorliegenden Beispiel ist die Endkappenschale 100 aus einem Kunststoffmaterial spritzgegossen, wie zum Beispiel ABS. Die Endkappenschale 100 bildet eine Endkappenkammer 104, die bemessen ist, um den Bereich der Motorbaugruppe 14 aufzunehmen, der sich von der Handgriffschalenbaugruppe 32 nach hinten erstreckt. Eine Vielzahl von ersten und zweiten radialen Rippen-Öffnungen 108 und 110 und eine Anschlagfläche 128 sind in der vorderen Fläche 114 der Endkappenschale 100 ausgebildet, und eine Vielzahl von Schraubvorsprüngen 116 ist am Umfangsrand der Endkappenschale 100 ausgebildet. Jede der ersten und zweiten radialen Rippen-Öffnungen 108 und 110 ist bemessen, um eine der ersten radialen Rippen 120 bzw. der zweiten radialen Rippen 122 aufzunehmen, die an der hinteren Fläche 124 der Handgriffschalen 34 ausgebildet sind. Die ersten und zweite radialen Rippenöffnungen 108 und 110 wirken mit den ersten und zweiten radialen Rippen 120 und 122 zusammen, um die Endkappenschale 100 korrekt mit der Handgriffschalenbaugruppe 32 auszurichten und um eine relative Drehung dazwischen zu verhindern. Der gebogene Bereich 128 der vorderen Fläche 114 der Endkappenschale 100 ist angewinkelt, um mit der Anschlagfläche 132 der hinteren Fläche 124 der Handgriffschalen 34 zusammenzupassen. Die Schraubvorsprünge 116 ermöglichen es, dass die Endkappenschale 100 mit Hilfe einer Vielzahl von Schrauben 138 fest mit der Motorabdeckung 136 gekoppelt wird. Die Geometrie der Motorabdeckung 136 ist so, dass sie durch die Handgriffschalen 34 gehalten wird. Daher bewirkt das Befestigen der Endkappenschale 100 an der Motorabdeckung 136, dass die Endkappenschale 100 fest gegen die hintere Fläche 124 der Handgriffschalenbaugruppe 32 gehalten wird und dass die hintere Handgrifföffnung 139 in der Handgriffschalenbaugruppe 32 verschlossen wird.
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Eine Vielzahl von Seitenöffnungen 140 ist in den Seiten der Endkappenschale 100 ausgebildet, um zu ermöglichen, dass Luft durch die Handgriffschalenbaugruppe 32 strömt und die Motorbaugruppe 14 in einer Weise gekühlt wird, wie dies in der Technik bekannt ist. Eine Vielzahl von hinteren Aussparungen 144 ist in dem hinteren Bereich der Endkappenschale 100 ausgebildet, wobei jede der hinteren Aussparungen 144 einen vertieften Bereich 146, der sich nur teilweise in die äußere Fläche 148 der Endkappenschale 100 erstreckt, und einen Durchgangsbereich 150 hat, der sich vollständig durch die Endkappenschale 100 erstreckt. Ein Paar Halterippen 152 ist ausgebildet, um sich von der inneren Fläche 154 der Endkappenschale 100 nach innen in die Endkappenkammer 104 zu erstrecken. Ein Kanal 156 ist in der inneren Fläche 154 der Endkappenschale 100 ausgebildet und kreuzt sich mit jeder der hinteren Aussparungen 144 und Halterippen 152.
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Das Überformbauteil 102 ist aus einem elastischen Material gebildet, wie zum Beispiel ein thermoplastisches Elastomer (zum Beispiel HYTREL®, hergestellt von E. I. du Pont de Nemours and Company), und ist gleichzeitig mit der Endkappenschale 100 in einem Spritzgussvorgang ausgebildet und gekoppelt. In dem vorgesehenen speziellen Beispiel enthält das Überformbauteil 102 eine Vielzahl von Dämpferbauteilen 170, ein Paar Isolatoren 172 und ein Verbindungsbauteil 174. Jedes der Dämpferbauteile 170 erstreckt sich von einer Stelle, die ungefähr mit der inneren Fläche 154 der Endkappenschale 100 zusammenfällt, zu einer Stelle hinter der äußeren Fläche 148 der Endkappenschale 100, und zwar mit etwa 0,5 mm bis etwa 1,5 mm und vorzugsweise etwa 0,75 mm. Eine derartige Konstruktion ermöglicht es, dass die Dämpferbauteile 170 ein gewisses Ausmass an Schlag-Absorption zur Verfügung stellen, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Endkappenschale 100 für den Fall vermindert wird, dass das Werkzeug 10 fallen gelassen wird. Außerdem ist es manchmal erforderlich, dass ein Benutzer eine relativ große Kraft auf das Werkzeug 10 aufbringen muss, wenn er beispielsweise eine Lochsäge verwendet, um Löcher mit großem Durchmesser zu bohren. In solchen Situationen ist der Benutzer geneigt, auf das hintere Teil des Werkzeugs 10 zu drücken, um eine Kraft aufzubringen, die mit der Achse des Bohrfutters 22 zusammenfällt. In solchen Situationen stellen die Dämpferbauteile 170 dem Benutzer eine relativ weiche und komfortable Fläche zur Verfügung, die dazu gedacht ist, einem Abrutschen entgegenzustehen und die Vibrationen abzuschwächen, die auf den Benutzer übertragen werden.
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Die Isolatoren 172 sind um die Halterippen 152 herum an der inneren Fläche 154 der Endkappenschale 100 ausgebildet. In dem vorliegenden Beispiel enthält jeder der Isolatoren 172 ein ringförmiges Bauteil 180, das sich bezüglich der inneren Fläche 154 der Endkappenschale 100 nach vorne erstreckt. Eine derartige Konstruktion ermöglicht es, dass die Endkappenschale 100 die Isolatoren 172 mit dem äußeren Durchmesser 14a und der hinteren Fläche 14b des Motorgehäuses 14c in Eingriff bringt, um den Motor 14d fest in der Motorabdeckung 136 zu halten. Dadurch wird verhindert, dass sich die Komponenten der Motorbaugruppe 14 entlang der Längsachse des Werkzeugs bewegen, und Vibrationen werden gedämpft, die während des Betriebs der Motorbaugruppe 14 erzeugt werden. Das Verbindungsbauteil 174 ist fest mit jedem der Dämpferbauteile 170 und den Isolatoren 172 gekoppelt. Das Verbindungsbauteil 174 stellt einen Strömungspfad zur Verfügung, durch den das elastische Material während der Ausbildung der Dämpferbauteile 170 und Isolatoren 172 fliesst. Das Verbindungsbauteil 174 verbindet auch die Dämpferbauteile 170 und die Isolatoren 172, was dazu führt, dass deren Entfernen von der Endkappenschale 100 erschwert wird.
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Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung, an verschiedenen anderen Stellen in der Handgriffbaugruppe 32 integriert sein kann, um so eine Abdichtung zwischen zwei oder mehr Komponenten zu bewirken, um Vibrationen zu dämpfen oder um eine Komponente relativ zu der anderen zu positionieren. Ein solches Beispiel ist in 10 und 11 dargestellt, wo die Isolatoren 172 modifiziert sind, um sich von einem Bereich der Endkappenkammer 104 um den Umfang zu erstrecken und um mit der hinteren Fläche 14b des Motors 14d abdichtend in Kontakt zu kommen. Die Isolatoren 172 dichten die Übergangsstelle zwischen der Endkappenschale 100 und der Motorbaugruppe 14 ab, während die Dämpferbauteile 170 die hinteren Aussparungen 144 in der Endkappenschale 100 abdichten. Der Raum 188, der durch die Isolatoren 172 gebildet ist, wird dann mit Fett oder einem anderen geeigneten Schmiermittel gefüllt, durch das ein Motorankerlager 190 geschmiert wird.
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Getriebebaugruppe
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Unter Bezugnahme auf 12 ist die Getriebebaugruppe 16 als ein dreistufiges Getriebe mit drei Drehzahlen gezeigt, das eine Getriebehülse 200, eine Untersetzungszahnradsatzbaugruppe 202 und den Drehzahlauswahlmechanismus 60 enthält. Unter zusätzliche Bezugnahme auf 13 bis 17 enthält die Getriebehülse 200 ein Wandbauteil 210, das eine allgemeinen Getriebebohrung bzw. eine hohle Kammer 212 bildet, in der die Untersetzungszahnradsatzbaugruppe 202 angeordnet ist. Die Getriebehülse 200 weist einen Körper 214 und eine Basis 216 auf. Der Körper 216 der Getriebehülse 200 hat einen etwa gleichmäßigen Durchmesser, der etwas kleiner ist als der Durchmesser der Basis 216. Der innere Durchmesser der Basis 216 ist bemessen, um den zylindrischen Spitzenbereich 220 der Motorabdeckung 136 aufzunehmen.
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Eine Vielzahl von hochstehenden Vorsprüngen 226 ist an der Basis 216 ausgebildet. Die hochstehenden Vorspringe 226 bilden eine Vielzahl von ersten Nuten 228 in der äußeren Fläche 230 der Basis 216 und eine Vielzahl von zweiten Nuten 232 in der inneren Fläche 234 der Basis 216. Die ersten Nuten 228 sind konfiguriert, um die Ausrichtungsrippen 238 aufzunehmen, die in der inneren Fläche 242 der Handgriffschalen 34 geformt sind, um die Getriebehülse 200 mit den Handgriffschalen 34 auszurichten und eine relative Drehung zwischen der Getriebehülse 200 und dem Gehäuse 12 zu verhindern. Vorzugsweise sind die ersten Nuten 228 und die Ausrichtungsrippen 238 in einer Weise konfiguriert, dass die Getriebehülse 200 nur in einer bestimmten Ausrichtung mit den Handgriffschalen 34 zusammengebaut werden kann (d. h. die Konfiguration der ersten Nuten 228 und Ausrichtungsrippen 238 verhindert, dass die Getriebehülse 200 bezüglich ihrer Position relativ zu den Handgriffschalen 34 um 180° verdreht werden kann). Die zweiten Nuten 232 werden nachstehend in größerem Detail diskutiert.
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Der gezeigte Körper 214 der Getriebehülse 200 hat einen zylindrischen Körperbereich 246 und einen Stiftgehäusebereich 248. In dem speziellen dargestellten Ausführungsbeispiel hat der zylindrischer Körperbereich 246 eine Auswahlnockenführung 250, eine Vielzahl von Schmiermittelnuten 252 sowie einen ersten und einen zweiten Satz von Ringeingriffszähnen 254 bzw. 256. Die Auswahlnockenführung 250 hat einen allgemein rechteckigen Querschnitt und erstreckt sich von der Oberseite der äußeren Fläche 258 des Körperbereichs 246 nach außen. Die Schmiermittelnuten 252 sind konzentrisch um die obere Hälfte des Umfangs von dem Körperbereich 246 ausgebildet. Die Schmiermittelnuten 252 haben eine Tiefe von etwa 0,01 Zoll bis etwa 0,03 Zoll, um Schmiermittel, wie zum Beispiel Fett, auf der oberen Hälfte des Umfangs von dem Körperbereich 246 zu halten. Die Funktion der Auswahlnockenführung 250 und der Schmiermittelnuten 252 wird nachfolgend detailliert diskutiert.
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Eine hochstehende Rippe 264 unterteilt das Innere von dem Körperbereich 246 in einen ersten und zweiten Gehäusebereich 260 bzw. 262. Der erste Satz von Ringeingriffszähnen 254 ist an der inneren Fläche 266 von dem Körperbereich 246 ausgebildet und erstreckt sich von der hochstehenden Rippe 264 nach hinten in Richtung auf die Basis 216. Der zweite Satz von Ringeingriffszähnen 256 ist ebenfalls an der inneren Fläche von dem Körperbereich 246 ausgebildet, erstreckt sich jedoch von der hochstehenden Rippe 264 nach vorne. Die Zähne 268 von dem ersten und dem zweiten Satz von Ringeingriffszähnen 254 und 256 sind gleichmäßig um die innere Fläche 266 des Körperbereichs 246 beabstandet. Die Konfiguration von jedem Zahn 268 in dem ersten und dem zweiten Satz von Ringeingriffszähnen 254 und 256 ist insofern ähnlich, dass sich jeder Zahn von der hochstehenden Rippe 264 erstreckt, ein Paar parallele Eingriffsflächen 270 hat und in einem Spitzenbereich 272 endet. Der Spitzenbereich 272 von jedem Zahn 268 ist abgerundet und verjüngt sich, um die Eigenschaft zu verbessern, mit der er mit einem Bereich der Untersetzungszahnradsatzbaugruppe 202 kämmt, wie nachfolgend detailliert beschrieben wird.
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Der Stiftgehäusebereich 248 erstreckt sich von dem Körperbereich 246 nach unten, und zwar über einen wesentlichen Bereich der Länge von dem Körperbereich 246. Eine Betätigungsöffnung 274 ist in dem Stiftgehäusebereich 248 ausgebildet und erstreckt sich nach hinten durch die Basis 216 der Getriebehülse 200. In dem dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel ist die Betätigungsöffnung 274 stufenförmig und hat einen ersten Bereich 276 mit einem ersten Durchmesser in dem hinteren Bereich der Getriebehülse 200 sowie einen zweiten Bereich 278 mit einem kleineren zweiten Durchmesser im vorderen Bereich der Getriebehülse 200. In dem gezeigten Beispiel bricht der erste Bereich 276 der Betätigungsöffnung 274 durch die Wand von dem ersten Gehäusebereich 260 und bildet eine Nut 280 in der inneren Fläche 234 der Basis 216. Der Stiftgehäusebereich 248 wird nachfolgend in größerem Detail beschrieben.
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In der Getriebehülse 200 sind ein Paar erste Klammerschlitze 284 und ein Paar zweite Klammerschlitze 286 ausgebildet, die sich an den Seiten der Getriebehülse 200 entlang in einer Richtung erstrecken, die parallel zu der Längsachse der Getriebehülse 200 verläuft. Das erste Paar von Klammerschlitzen 284 ist durch die Seiten des Körperbereichs 246 relativ zu der hochstehenden Rippe 264 nach hinten gerichtet ausgebildet und erstreckt sich nach hinten in Richtung auf die Basis 216. Die Tiefe von dem ersten Paar von Klammerschlitzen 284 ist so, dass sie sich nicht durch den Bereich von dem Wandbauteil 210 erstrecken, der die Basis 214 bildet. Das zweite Paar von Klammerschlitzen 286 ist ebenfalls durch die Seiten des Körperbereichs ausgebildet, beginnt vor der hochstehenden Rippe 264 und erstreckt sich durch die vordere Fläche 288 der Getriebehülse 200.
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Unter Bezugnahme auf 12, 13, 18 und 23 beinhaltet die Untersetzungszahnradsatzbaugruppe 202 einen ersten Untersetzungszahnradsatz 302, einen zweiten Untersetzungszahnradsatz 304 und einen dritten Untersetzungszahnradsatz 306. Der erste, der zweite und der dritte Untersetzungszahnradsatz 302, 304 und 306 können in einer aktiven sowie in einer inaktiven Betriebsart betrieben werden. Bei einem Betrieb in der aktiven Betriebsart wird bewirkt, dass der Untersetzungszahnradsatz eine Drehzahlreduzierung und eine Drehmomentmultiplikation durchführt, wohingegen der Betrieb von dem Untersetzungszahnradsatz in einer inaktiven Betriebsart bewirkt, dass der Untersetzungszahnradsatz einen Ausgang zur Verfügung stellt, der eine Drehzahl und ein Drehmoment hat, die etwa gleich der Drehzahl und dem Drehmoment von dem Dreheingang sind, der diesem Untersetzungszahnradsatz zur Verfügung gestellt wird. In dem dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel sind jeder von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Untersetzungszahnradsatz 302, 304 und 306 Planetenzahnradsätze. Der Fachmann versteht aber, dass verschiedene andere Typen von Untersetzungszahnradsätzen, die in der Technik gut bekannt sind, für eine oder mehrere der Untersetzungszahnradsätze eingetauscht werden können, die die Untersetzungszahnradsatzbaugruppe 202 bilden.
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Wie gezeigt, enthält der erste Untersetzungszahnradsatz 302 ein erstes Untersetzungselement bzw. ein Ringzahnrad 310, einen ersten Satz von Planetenzahnrädern 312 und einen ersten Untersetzungsträger 314. Das erste Ringzahnrad 310 hat eine ringförmige Struktur mit einer Vielzahl von Zahnradzähnen 310a, die entlang des inneren Durchmessers davon ausgebildet sind. Eine Kupplungsfläche 316 ist an dem äußeren Rand von der vorderen Fläche 318 von dem ersten Ringzahnrad 310 ausgebildet und wird nachfolgend in größerem Detail beschrieben. Das erste Ringzahnrad 310 ist in dem Bereich der hohlen Kammer 212 angeordnet, die durch die Basis 216 definiert ist; die vordere Fläche 318 von dem ersten Ringzahnrad 310 hat mit einer Stufe 320 Kontakt, die in der Getriebehülse 200 ausgebildet ist, wodurch die Möglichkeit von dem ersten Ringzahnrad 310 begrenzt wird, sich nach vorne in die hohle Kammer 212 zu bewegen.
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Der erste Untersetzungsträger 314 ist in der Form eines flachen Zylinders gebildet und hat eine Vielzahl von Stiften 322, die sich von seiner hinteren Fläche 324 erstrecken. Eine Vielzahl von Zahnradzähnen 314a ist entlang nahezu des gesamten Umfangs des ersten Untersetzungsträgers 314 ausgebildet, wobei eine Vertiefung 314b zwischen jedem Paar von benachbarten Zahnradzähnen 314a ausgebildet ist. Wegen des Abstands der Zahnradzähne 314a ist eine der Vertiefungen (d. h. Vertiefung 314b') relativ größer als die übrigen Vertiefungen 314b, und zwar infolge des Weglassens von einem Zahn 314a an dem äußeren Umfang von dem ersten Untersetzungsträger 314. In dem dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel sind die Zahnradzähne 314a des ersten Untersetzungsträgers 314 so konfiguriert, um nicht mit den Zahnradzähnen 310a von dem ersten Ringzahnrad 310 kämmend eingreifbar zu sein.
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Unter spezieller Bezugnahme auf 19 und 20 ist das Profil der Zahnradzähne 314a in größerem Detail dargestellt.
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Wie gezeigt, endet jeder Zahnradzahn 314a mit einem graduellen Radius 326 an der vorderen Fläche 328 des ersten Untersetzungsträgers 314, endet jedoch abrupt an der hinteren Fläche 324 des ersten Untersetzungsträgers 314. Auch an den Vertiefungen 314b zwischen den Zahnradzähnen 314a ist ein Radius 330 ausgebildet.
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Unter Bezugnahme auf 12, 13, 15, 18 und 23 ist eine erste Sicherungsscheibe 332, die einen ersten ringförmigen Bereich 334, einen zweiten ringförmigen Bereich 336 und eine Vielzahl von Halterippen 338 aufweist, hinter dem ersten Untersetzungszahnradsatz 302 angeordnet. Die Halterippen 338 greifen mit den zweiten Nuten 232 in der Basis 216 der Getriebehülse 200 ein, und daher wird eine relative Drehung zwischen der ersten Sicherungsscheibe 332 und der Getriebehülse 200 verhindert. Der Innendurchmesser der Basis 216 ist bemessen, um die Motorabdeckung 136 aufzunehmen, und daher verhindert die vordere Fläche 340 der Motorabdeckung 136 eine axiale Bewegung der ersten Sicherungsscheibe 332. Der erste ringförmige Bereich 334 hat mit der hinteren Fläche 342 von dem ersten Ringzahnrad 310 Kontakt, wodurch eine Abnutzungsfläche zur Verfügung gestellt und das Ausmaß gesteuert wird, mit dem sich das erste Ringzahnrad 310 in axialer Richtung bewegen kann. Der zweite ringförmige Bereich 336 ist in axialer Richtung von dem ersten ringförmigen Bereich 334 beabstandet und erstreckt sich bezüglich des ersten ringförmigen Bereichs 334 nach vorne, um eine Abnutzungsfläche für den ersten Satz von Planetenzahnrädern 312 zur Verfügung zu stellen, und steuert ebenfalls das Ausmaß, mit dem sich diese in axialer Richtung bewegen können.
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Der erste Satz von Planetenzahnrädern 312 enthält eine Vielzahl von Planetenzahnrädern 344, von denen jedes eine allgemein zylindrische Form hat, eine Vielzahl von Zahnradzähnen 344a aufweist, die in dem äußeren Umfang davon ausgebildet sind, und eine Stiftöffnung 346 hat, die in deren Mitte ausgebildet ist. Jedes Planetenzahnrad 344 ist an einem zugehörigen Stift der Stifte 322 und dem ersten Untersetzungsträger 314 drehbar gehalten und so angeordnet, dass deren Zähne 344a kämmend mit den Zähnen 310a von dem ersten Ringzahnrad 310 eingreifen. Ein vorstehender Bereich 348 ist an der vorderen und an der hinteren Fläche 350 und 352 von jedem Planetenzahnrad 344 ausgebildet, der verhindert, dass die Zähne 344a an dem ersten Untersetzungsträger 314 und an der ersten Sicherungsscheibe 332 reiben und Staub oder Späne erzeugen, wodurch die Leistungsfähigkeit der Getriebebaugruppe 16 beeinflusst und deren Betriebsdauer vermindert würde. Da die Zähne 46a des Motorritzels 46 an der Ausgangswelle 44 ebenfalls kämmend mit den Zähnen 344a der Planetenzahnräder 344 eingreifen, dient das Motorritzel 46 als ein Sonnenzahnrad für den ersten Untersetzungszahnradsatz 302.
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Der zweite Untersetzungszahnradsatz 304 ist in dem Bereich der hohlen Kammer 212 angeordnet, der durch den ersten Gehäusebereich 260 definiert ist, und enthält ein zweites Sonnenzahnrad 358, ein zweites Untersetzungselement bzw. ein Ringzahnrad 360, einen zweiten Satz von Planetenzahnrädern 362 und einen zweiten Untersetzungsträger 364. Das zweite Sonnenzahnrad 358 ist befestigt, um sich mit dem ersten Untersetzungsträger 314 zu drehen. Das zweite Sonnenzahnrad 358 enthält eine Vielzahl von Zahnradzähne 358a, die sich von der vorderen Fläche 328 des ersten Untersetzungsträgers 314 nach vorne erstrecken.
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Das zweite Ringzahnrad 360 hat eine ringförmige Struktur mit einer Vielzahl von Zahnradzähnen 360a, die entlang von dem Innendurchmesser davon ausgebildet sind. Die Zahnradzähne 360a können an der hinteren Fläche 366 von dem zweiten Ringzahnrad 360 stark abgeschrägt sein, enden aber abrupt an der vorderen Fläche 368. Vorzugsweise ist an der hinteren Fläche 366 und den Seiten von jedem der Zahnradzähne 360a ein starker Radius 369 ausgebildet, wobei der starke Radius 369 eher verwendet wird als die starke Abschrägung, da der starke Radius 369 an den Zahnradzähne 360a für einen besseren Eingriff zwischen dem zweiten Ringzahnrad 360 und dem ersten Untersetzungsträger 314 sorgt.
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Eine Vielzahl von Hülseneingriffszähnen 370 ist an dem äußeren Umfang von dem zweiten Ringzahnrad 360 ausgebildet; die Hülseneingriffszähne 370 erstrecken sich von der vorderen Fläche 368 des zweiten Ringzahnrades 360 nach vorne und enden in einem Spitzenbereich 372, der abgerundet ist und nach vorne und nach innen spitz zuläuft. Eine ringförmige Klammernut 374 ist ebenfalls an dem äußeren Umfang von dem zweiten Ringzahnrad 360 ausgebildet. In dem dargestellten Beispiel ist die Klammernut 374 ein rechteckiger Schlitz, der ein Paar Seitenwände 376 hat. Die Klammernut 374 wird nachfolgend detaillierter beschrieben.
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Der zweite Untersetzungsträger 364 ist in der Form von einem flachen Zylinder ausgebildet und weist eine Vielzahl von Stiften 378 auf, die sich von der hinteren Fläche 380 davon erstrecken. Der gezeigte Satz von Planetenzahnrädern beinhaltet eine Vielzahl von Planetenzahnrädern 382. Jedes Planetenzahnrad 382 hat allgemein eine zylindrische Form mit einer Vielzahl von Zahnradzähnen 382a, die in dem äußeren Umfang davon ausgebildet sind, und einer Stiftöffnung 384, die in der Mitte davon ausgebildet ist. Jedes Planetenzahnrad 382 ist drehbar an einem zugehörigen Stift 378 gehalten, und der zweite Untersetzungsträger 364 ist so angeordnet, dass die Zahnradzähne 382a der Planetenzahnräder 382 kämmend mit den Zahnradzähnen 360a von dem zweiten Ringzahnrad 360 eingreifen. Die Zahnradzähne 358a von dem zweiten Sonnenzahnrad 358 greifen ebenfalls kämmend mit den Zahnradzähnen 382a der Planetenzahnräder 382 ein.
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Der dritte Untersetzungszahnradsatz 306 ist in dem Bereich der hohlen Kammer 212 angeordnet, der durch den zweiten Gehäusebereich 262 definiert ist, und enthält ein drittes Sonnenzahnrad 398, ein drittes Untersetzungselement bzw. Ringzahnrad 400, einen dritten Satz von Plantenzahnrädern 402 und einen dritten Untersetzungsträger 404. Das dritte Sonnenzahnrad 398 ist für eine Drehung mit dem zweiten Untersetzungsträger 364 befestigt. Das dritte Sonnenzahnrad 398 enthält eine Vielzahl von Zahnradzähnen 398a, die sich von der vorderen Fläche 406 des zweiten Untersetzungsträgers 364 nach vorne erstrecken.
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Das dritte Ringzahnrad 400 hat eine ringförmige Struktur mit einer Vielzahl von Zahnradzähnen 400a, die entlang des inneren Umfangs davon ausgebildet sind. Die Zahnradzähne 400a können an der vorderen Fläche 412 von dem dritten Ringzahnrad 400 stark abgeschrägt sein, enden aber abrupt an der hinteren Fläche 414. Vorzugsweise ist ein starker Radius 407 an der vorderen Fläche 412 und den Seiten von jedem der Zahnradzähne 400a ausgebildet, wobei der starke Radius 407 eher als die starke Abschrägung verwendet wird, da der starke Radius 407 an den Zahnradzähnen 400a für einen besseren Eingriff zwischen dem dritten Ringzahnrad 400 und dem dritten Untersetzungsträger 404 sorgt. Eine Vielzahl von Hülseneingriffszähnen 418 ist am äußeren Umfang von dem dritten Ringzahnrad 400 ausgebildet; die Hülseneingriffszähne 418 erstrecken sich nach hinten in Richtung auf die hintere Fläche 414 von dem dritten Ringzahnrad 400 und enden als ein Spitzenbereich 420, der abgerundet ist und sich nach hinten und nach innen verjüngt. Eine ringförmige Klammernut 422 ist ebenfalls an dem äußeren Umfang von dem dritten Ringzahnrad 400 ausgebildet. In dem dargestellten Beispiel ist die Klammernut 422 ein rechteckiger Schlitz, der ein Paar Seitenwände 424 hat. Die Klammernut 422 wird nachfolgend detaillierter beschrieben.
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Der dritte Untersetzungsträger 404 ist in der Form von einem flachen Zylinder ausgebildet und weist eine Vielzahl von Stiften 428 auf, die sich von dessen Rückseite 430 erstrecken. Eine Vielzahl von Zahnradzähnen 404a ist nahezu über den gesamten äußeren Umfang von dem dritten Untersetzungsträger 404 ausgebildet, wobei eine Vertiefung 404b zwischen jedem Paar von benachbarten Zähnen 404a ausgebildet ist. Wegen des Abstands der Zähne 404a ist eine der Vertiefungen 404b (d. h. die Vertiefung 404b') relativ größer als die restlichen Vertiefungen 404b, und zwar infolge des Weglassens von einem Zahn 404a an dem äußeren Umfang von dem dritten Untersetzungsträger 404. In dem dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel sind die Zahnradzähne 404a von dem dritten Untersetzungsträger 404 so konfiguriert, um mit den Zahnradzähnen 382a von den zweiten Planetenzahnrädern 382 nicht kämmend eingreifbar zu sein.
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Unter kurzer Bezugnahme auf 21 und 22 ist das Profil der Zahnradzähne 404a in größerem Detail dargestellt. Wie gezeigt, ist die hintere Fläche 430 von dem dritten Untersetzungsträger 404 abgeschrägt, und ein starker Radius 434 ist an jeder der Seiten der Zähne 404a und der Vertiefungen 404b geformt. Jeder Zahnradzahn 404a endet abrupt an der vorderen Fläche 436 von dem dritten Untersetzungsträger 404.
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Es wird wieder auf 12, 13, 15, 18 und 23 Bezug genommen, in denen der dritte Satz von Planetenzahnrädern 402 gezeigt ist, der eine Vielzahl von Planetenzahnrädern 438 beinhaltet. Jedes Planetenzahnrad 438 hat allgemein eine zylindrische Form mit einer Vielzahl von Zahnradzähnen 438a, die in dem äußerem Umfang davon geformt sind, und eine Stiftöffnung 440, die durch dessen Mitte geformt ist. Jedes Planetenzahnrad 438 ist an einem zugehörigen Stift 428 drehbar gehalten, und der dritte Untersetzungsträger 404 ist so angeordnet, dass die Zahnradzähne 438a der Planetenzahnräder 438 kämmend mit den Zahnradzähnen 400a von dem dritten Ringzahnrad 400 eingreifen. Ein vorstehender Bereich 442 ist an jeder der vorderen und hinteren Flächen der Planetenzahnräder 438 geformt, wodurch verhindert wird, dass die Zahnradzähne 438a an dem dritten Untersetzungsträger 404 reiben und Staub oder Späne erzeugen, wodurch die Leistungsfähigkeit der Getriebebaugruppe 12 beeinflusst würde und deren Funktionsdauer reduziert wird. Eine zweite Sicherungsscheibe 450 ist um das dritte Sonnenzahnrad 398 angeordnet, und die Zähne 398a von dem dritten Sonnenzahnrad 398 greifen kämmend mit den Zahnradzähnen 438a der Planetenzahnräder 438 ein. Die zweite Sicherungsscheibe 450 weist eine Vielzahl von Halterippen 452 auf, die konfiguriert sind, um mit entsprechenden Rippennuten 454 (13) einzugreifen, die in der inneren Fläche 266 des Körperbereichs 246 der Getriebehülse 200 geformt sind. Die Halterippen 452 und die Rippennuten 454 wirken zusammen, um eine relative Drehung zwischen der zweiten Sicherungsscheibe 450 und der Getriebehülse 200 zu verhindern.
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Die Ausgangsspindelbaugruppe 20 enthält eine Übertragungseinrichtung 458, um eine Spindel 460 zur Drehung mit dem dritten Untersetzungsträger 404 zu koppeln, um so das Antriebsdrehmoment von der Untersetzungszahnradsatzbaugruppe 202 auf das Bohrfutter 22 zu übertragen. Solche Übertragungseinrichtungen 458 sind in der Technik bekannt und einfach auf die Getriebebaugruppe der vorliegenden Erfindung anzupassen. Daher ist hier keine detaillierte Diskussion der Übertragungseinrichtungen 458 enthalten.
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Unter Bezugnahme auf 13, 13a, 13b, 16, 17, 18 und 23 bis 28 ist der Drehzahlauswahlmechanismus 60 zwischen einer ersten Position 500, einer zweiten Position 502 und einer dritten Position 504 bewegbar und enthält einen Schalterbereich 510 zum Aufnehmen von einem Drehzahländerungseingang sowie einen Betätigungsbereich 512, um die Untersetzungszahnradsatzbaugruppe 202 gemäß dem Drehzahländerungseingang zu betätigen. Der Betätigungsbereich 512 ist funktional mit der Untersetzungszahnradsatzbauguppe 202 gekoppelt und bewegt den zweiten und dritten Untersetzungszahnradsatz 304 und 306 zwischen der aktiven und der inaktiven Betriebsart, und zwar in Reaktion auf eine Verlagerung des Schalterbereichs 510 zwischen der ersten, zweiten und dritten Position 500, 502 und 504. In dem dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel enthält der Betätigungsbereich 512 einen Drehauswahlnocken 520, eine Vielzahl von Drahtklammern 522 und ein Federbauteil 523. Jede der Drahtklammern 522 ist aus einem runden Draht geformt, der in die Gestalt eines Halbkreises 524 gebogen ist, wobei sich ein Paar Vorsprünge 526 von dem Halbkreis 524 nach außen erstrecken und sich etwa in der Mittellinie des Halbkreises 524 befinden. Der Halbkreis 524 ist so bemessen, um in die Klammernuten 374 und 422 in dem zweiten und in dem dritten Ringzahnrad 360 bzw. 400 zu passen. Der Halbkreis 524 erstreckt sich daher bezüglich eines der Ringzahnräder 360, 400 nicht radial nach außen und ist auch nicht mit den Seitenwände 376, 424 der Klammernuten 374, 422 verbunden. In dem dargestellten Beispiel sind die Seitenwände 376, 424 der Klammernuten 374, 422 mit etwa 0,05 Zoll beabstandet, und der Durchmesser von dem Draht, der die Drahtklammern 522 bildet, beträgt etwa 0,04 Zoll.
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Die Vorsprünge 526 der Drahtklammern 522 erstrecken sich aus der hohlen Kammer 202 nach außen in einen zugehörigen der Klammerschlitze 284, 286, die in der Getriebehülse 200 geformt sind. Die Vorsprünge 526 sind lang genug, so dass sie sich von der äußeren Fläche 258 des Körpers 214 der Getriebehülse 200 nach außen erstrecken, aber nicht so weit, dass sie radial außerhalb des Bereichs der ersten Klammerschlitze 284 in der Basis 216 der Getriebehülse 200 verlaufen. Eine Konfiguration der Drahtklammern 522 auf diese Weise erleichtert die Montage der Getriebebaugruppe 16 und ermöglicht es, dass die Drahtklammern 522 an dem zweiten und dritten Ringzahnrad 360 und 400 montiert werden können, wonach diese Baugruppen entlang der Längsachse der Getriebehülse 200 in die hohle Kammer 212 eingesetzt werden.
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Unter spezieller Bezugnahme auf 13 und 27a bis 27c ist der Drehauswahlnocken 520 so dargestellt, dass er einen gebogenen Auswahlkörper 530, einen Schaltervorsprung 532 und eine Vielzahl von Abstandsbauteilen 534 aufweist. Ein Paar erste Nockenschlitze 540a und 540b, ein Paar zweite Nockenschlitze 544a und 544b, eine Federöffnung 546 und eine Führungsöffnung 548 sind durch den Auswahlkörper 530 hindurch geformt. Der Auswahlkörper 530 ist bemessen, um mit dem äußeren Umfang des Körperbereichs 246 der Getriebehülse 200 in genauer Passung einzugreifen. Die Führungsöffnung 548 hat eine allgemein rechteckige Form und ist bemessen, um mit der vorderen und hinteren Fläche von der Auswahlnockenführung 250 einzugreifen. Die Führungsöffnung 548, die beträchtlich breiter ist als die Breite der Auswahlnockenführung 250, ist auf eine solche Weise bemessen, um zu ermöglichen, dass der Drehauswahlnocken 520 an der Getriebehülse 200 zwischen einer ersten Drehposition, einer zweiten Drehposition und einer dritten Drehposition verdreht werden kann. Die Auswahlnockenführung 250 wirkt mit der Führungsöffnung 548 zusammen, um das Ausmaß zu begrenzen, mit dem der Drehauswahlnocken 520 auf der Getriebehülse 200 verdreht werden kann, wobei eine erste seitliche Fläche der Auswahlnockenführung 250 mit einer ersten seitlichen Kante von der Führungsöffnung 548 Kontakt hat, wenn der Drehauswahlnocken 520 in der ersten Drehposition angeordnet ist, und eine zweite seitliche Fläche der Auswahlnockenführung 250 hat mit einer zweiten seitlichen Kante der Führungsöffnung 548 Kontakt, wenn der Drehauswahlnocken 520 in der dritten Drehposition angeordnet ist.
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Jeder der ersten Nockenschlitze 540a und 540b ist bemessen, um einen der Vorsprünge 526 der Drahtklammer 522 aufzunehmen, die mit dem zweiten Ringzahnrad 360 in Eingriff steht. In dem dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel hat der erste Nockenschlitz 540a ein erstes Segment 550, ein zweites Segment 552 und ein zwischenliegendes Segment 554. Das erste Segment 550 ist mit einer ersten vorbestimmten Distanz von einer Referenzebene 558 entfernt, die senkrecht zu der Längsachse des Drehauswahlnockens 520 verläuft, und das zweite Segment 552 ist mit einer zweiten Distanz von der Referenzebene 558 entfernt. Das zwischenliegende Segment 554 verbindet das erste und das zweite Segment 550 und 552 miteinander. Die Konfiguration von dem ersten Nockenschlitz 540b ist identisch zu der von dem ersten Nockenschlitz 540a, mit der Ausnahme, dass er relativ zu dem Drehauswahlnocken 520 verdreht ist, so dass jedes von dem ersten, zweiten und zwischenliegenden Segment 550, 552 und 554 in dem ersten Nockenschlitz 540b relativ zu dem ersten, zweiten und zwischenliegenden Segment 550, 552 und 554 in dem ersten Nockenschlitz 540a um 180° entfernt ist.
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Jeder der zweiten Nockenschlitze 544a und 544b ist bemessen, um einen der Vorsprünge 526 von einer zugehörigen Drahtklammer 522 aufzunehmen. In dem dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel weist der zweite Nockenschlitz 544a ein erstes Segment 560, ein zweites Segment 562, ein drittes Segment 564 und ein Paar zwischenliegende Segmente 566 und 568 auf. Das erste und das zweite Segment 560 und 564 sind mit einer dritten vorbestimmten Distanz von der Referenzebene entfernt angeordnet, und das zweite Segment 562 ist mit einer vierten Distanz von der Referenzebene 558 entfernt angeordnet. Das zwischenliegende Segment 566a verbindet das erste und das zweite Segment 560 und 562 miteinander, und das zwischenliegende Segment 568 verbindet das zweite und das dritte Segment 562 und 566 miteinander. Die Konfiguration von dem zweiten Nockenschlitz 544b ist identisch zu der von dem zweiten Nockenschlitz 544a, mit der Ausnahme, dass er relativ zu dem Drehauswahlnocken 520 verdreht ist, so dass jedes von dem ersten, zweiten, dritten und den zwischenliegenden Segmenten 560, 562, 564 und 566 und 568 in dem zweiten Nockenschlitz 544b relativ zu dem ersten, zweiten, dritten und den zwischenliegenden Segmenten 560, 562, 564 und 566 und 568 in dem zweiten Nockenschlitz 544a um 180° entfernt ist.
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wenn die Vorsprünge 526 der Drahtklammern 522 mit den ersten Nockenschlitzen 540a und 540b und den zweiten Nockenschlitzen 544a und 544b eingreifen, kann der Drehauswahlnocken 520 an der Getriebehülse 200 zwischen der ersten, zweiten und dritten Position 500, 502 und 504 verdreht werden, um wahlweise das zweite und dritte Ringzahnrad 360 und 400 bezüglich des ersten und dritten Untersetzungsträgers 314 bzw. 404 in Eingriff bzw. außer Eingriff zu bringen. Während der Drehung des Drehauswahlnockens 520 umschließen die ersten Nockenschlitze 540a und 540b sowie die zweiten Nockenschlitze 544a und 544b die Drahtvorsprünge 526 der zugehörigen Drahtklammern 520 und bewirken, dass die Drahtvorsprünge 526 entlang der Längsachse der Getriebehülse 200 in einem zugehörigen der ersten und zweiten Klammerschlitze 284 und 286 verlagert werden. Folglich bewirkt der Drehauswahlnocken 520, dass ein Dreheingang in einen axialen Ausgang umgewandelt wird, der wiederum bewirkt, dass sich die Drahtklammern 522 in einer vorbestimmten Weise axial bewegen. Ein Schmiermittel (nicht speziell gezeigt) ist in die Schmiermittelnuten 252 eingebracht, die in dem Körperbereich 246 der Getriebehülse 200 geformt sind, und wird verwendet, um die Übergangsfläche zwischen der Getriebehülse 200 und dem Drehauswahlnocken 520 zu schmieren.
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Das Positionieren des Drehauswahlnockens 520 in die erste Drehposition 500 bewirkt, dass die Vorsprünge 526 der Drahtklammer 522, die mit dem zweiten Ringzahnrad 360 in Eingriff steht, mit dem ersten Segment 550 der ersten Nockenschlitze 540a und 540b eingreifen, und die Vorsprünge 526 der Drahtklammer 522, die mit dem dritten Ringzahnrad 400 in Eingriff steht, mit dem ersten Segment 560 der zweiten Nockenschlitze 544a und 544b eingreifen. Folglich bewirkt die Positionierung des Drehauswahlnockens 520 in die erste Drehposition, dass das zweite und das dritte Ringzahnrad 360 und 400 in kämmenden Eingriff mit den zweiten und dritten Planetenzahnrädern 362 bzw. 402 gebracht werden. Gleichzeitig mit dem kämmenden Eingriff von dem zweiten und dritten Ringzahnrad 360 und 400 mit den zweiten und dritten Planetenzahnrädern 362 und 402 befinden sich die Hülseneingriffszähne 370 und 418 an dem zweiten und dritten Ringzahnrad 360 bzw. 400 in kämmendem Eingriff mit dem ersten und zweiten Satz von Ringeingriffszähnen 254 bzw. 256, um eine relative Drehung zwischen dem zweiten und dem dritten Ringzahnrad 360 und 400 sowie der Getriebehülse 200 zu verhindern, um dadurch der Getriebebaugruppe 16 eine ersten gesamte Zahnraduntersetzung bzw. ein Drehzahlverhältnis 570 zu verleihen, wie in 23 gezeigt. Der Fachmann versteht, dass der Spitzenbereich 272 der Zähne 268 von dem ersten und zweiten Satz von Ringeingriffszähnen 254 und 256 sowie die Spitzenbereiche 372 und 420 der Hülseneingriffszähne 370 bzw. 418 abgerundet sind und spitz zulaufen, um dadurch deren Eigenschaft zu verbessern, in Reaktion auf eine axiale Neupositionierung entlang einer Längsachse der Getriebebaugruppe 16 kämmend einzugreifen.
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Das Positionieren des Drehauswahlnockens 520 in die zweite Drehposition 502 bewirkt, dass die Vorsprünge 526 der Drahtklammer 522, die mit dem zweiten Ringzahnrad 360 in Eingriff steht, in dem ersten Segment 550 der ersten Nockenschlitze 540a und 540b angeordnet sind, und die Vorsprünge 526 der Drahtklammer 522, die mit dem dritten Ringzahnrad 400 in Eingriff steht, in dem zweiten Segment 562 der zweiten Nockenschlitze 544a und 544b angeordnet sind. Folglich bewirkt ein Positionieren des Drehauswahlnockens 520 in die zweite Drehposition, dass das zweite Ringzahnrad 360 kämmend mit den zweiten Planetenzahnrädern 362 eingreift und das dritte Ringzahnrad 400 kämmend mit sowohl den dritten Planetenzahnrädern 402 als auch mit dem dritten Untersetzungsträger 404 eingreift. Das Positionieren des Drehauswahlnockens 520 in die zweite Drehposition 502 positioniert ebenfalls die Hülseneingriffszähne 370 von dem zweiten Ringzahnrad 360 in kämmenden Eingriff mit dem ersten Satz von Ringeingriffszähnen 254, während die Hülseneingriffszähne 418 von dem dritten Ringzahnrad 400 nicht mit dem zweiten Satz von Ringeingriffszähnen 256 kämmend eingreifen. Daher wird eine relative Drehung zwischen dem zweiten Ringzahnrad 360 und der Getriebehülse 200 verhindert, während eine relative Drehung zwischen dem dritten Ringzahnrad 400 und der Getriebehülse 200 ermöglicht wird, um dadurch der Getriebebaugruppe 16 eine zweite gesamte Zahnraduntersetzung bzw. Drehzahlverhältnis 572 zu verleihen, wie in 24 dargestellt.
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Das Positionieren des Drehauswahlnockens 520 in die dritte Drehposition 504 bewirkt, dass die Vorsprünge 526 der Drahtklammer 522, die mit dem zweiten Ringzahnrad 360 in Eingriff steht, in dem zweiten Segment 552 der ersten Nockenschlitze 540a und 540b angeordnet sind, und die Vorsprünge 526 der Drahtklammer 522, die mit dem dritten Ringzahnrad 400 in Eingriff steht, in dem dritten Segment 564 der zweiten Nockenschlitze 544a und 544b angeordnet sind. Folglich bewirkt das Positionieren des Drehauswahlnockens 520 in die dritte Position, dass das zweite Ringzahnrad 360 mit sowohl den zweiten Planetenzahnrädern 362 als auch mit dem ersten Untersetzungsträger 314 kämmend eingreift, während das dritte Ringzahnrad 400 lediglich mit den dritten Planetenzahnrädern 402 eingreift. Das Positionieren des Drehauswahlnockens 520 in die dritte Drehposition 504 bewirkt außerdem, dass die Hülseneingriffszähne 370 an dem zweiten Ringzahnrad 360 mit dem ersten Satz von Ringeingriffszähnen 254 außer kämmenden Eingriff kommen und die Hülseneingriffszähne 418 von dem dritten Ringzahnrad 400 mit den zweiten Sätzen von Ringeingriffszähnen 256 in kämmenden Eingriff kommen, um so eine relative Drehung zwischen dem zweiten Ringzahnrad 360 und der Getriebehülse 200 zu ermöglichen und um eine relative Drehung zwischen dem dritten Ringzahnrad 400 und der Getriebehülse 200 zu verhindern, um der Getriebebaugruppe 16 eine dritte gesamte Getriebeuntersetzung bzw. Drehzahlverhältnis 574 zu verleihen.
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In dem in 13, 27b und 28 gezeigten Beispiel ist das Federbauteil 523 aus einem flachen rechteckigen Stück aus Federstahl geformt und enthält einen abgeflachten, Z-förmigen Bereich 580 sowie einen hochstehenden Bereich 584. Der abgeflachte, Z-förmige Bereich 580 ist konfiguriert, um um zwei Verstärkungsstangen 586 gewickelt zu werden, die sich in die Federöffnung 546 erstrecken, wodurch ermöglicht wird, dass der hochstehende Bereich 584 in einer bestimmten Position gehalten wird und außerdem eine Federkraft zwischen dem Drehauswahlnocken 520 und dem Federbauteil 523 überträgt. Es wird nun zusätzlich auf 28 Bezug genommen, wobei der hochstehende Bereich 584 des Federbauteils 523 bemessen ist, um in innere Kerben 590 einzugreifen, die in dem Gehäuse der Ausgangsspindelbaugruppe 20 geformt sind. Vorsprünge 594, die in Umfangsrichtung von dem Drehauswahlnocken 520 beabstandet sind, sind zwischen den Kerben 590 gebildet. wenn die Ausgangsspindelbaugruppe 20 über der Getriebebaugruppe 16 angeordnet ist und der Drehzahlauswahlmechanismus 60 in einer von der ersten, zweiten und dritten Drehposition 500, 502 und 504 angeordnet ist, greift der hochstehende Bereich 584 des Federbauteils 523 mit einer zugehörigen Kerbe 590 ein. Die Kraft, die durch das Federbauteil 523 erzeugt wird, wenn der hochstehenden Bereich 584 in Reaktion auf einen Kontakt zwischen dem hochstehenden Bereich 584 und dem Vorsprung 594 nach unten in Richtung auf den Drehauswahlnocken 520 bewegt wird, dient dazu, um eine unbeabsichtigte Drehung des Drehzahlauswahlmechanismus 60 zu verhindern. Außerdem gibt das Anordnen des hochstehenden Bereichs 584 in einer Kerbe 590 dem Benutzer eine fühlbare Angabe von der Positionierung des Drehauswahlnockens 520.
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In dem in 13 und 27c dargestellten speziellen Beispiel ist der Schalterbereich 510 so dargestellt, dass er eine gebogenen Streifen 600 aufweist, der einen darin geformten hochstehenden, hohlen und rechteckigen Auswahlschalter 602 hat. Der gebogene Streifen 600 ist aus einem Kunststoffmaterial geformt und konfiguriert, um dem äußeren Umfang des Drehauswahlnockens 520 zu entsprechen. Das offene Ende von dem Auswahlschalter 602 ist konfiguriert, um die Schaltervorsprung 532 aufzunehmen, wodurch ermöglicht wird, dass der Schalterbereich 510 und der Drehauswahlnocken 520 miteinander in einer befestigungslosen Weise gekoppelt werden. Die Vielzahl von Abstandsbauteilen 534 sind hochstehende Bereiche, die in dem Drehauswahlnocken 520 geformt sind und die bezüglich des Auswahlkörpers 530 konzentrisch sind und sich davon radial nach außen erstrecken. Die Abstandsbauteile 534 heben den gebogenen Streifen 600 an, um zu verhindern, dass der gebogene Streifen mit den Drahtvorsprüngen 526 in den ersten Nockenschlitzen 540a und 540b Kontakt hat. Die Abstandsbauteile 534 können ebenfalls verwendet werden, um selektiv Bereiche des Drehauswahlnockens 520 zu verstärken, wie zum Beispiel in den Bereichen benachbart zu den ersten Nockenschlitzen 540a und 540b.
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Der Fachmann versteht, dass der Drehauswahlnocken 520 (d. h. die ersten Nockenschlitze 540a und 540b und die zweiten Nockenschlitze 544a und 544b) etwas unterschiedlich konfiguriert werden können, um zu bewirken, dass das zweite Ringzahnrad 360 sowohl mit den zweiten Planetenzahnrädern 362 als auch mit dem ersten Untersetzungsträger 314 kämmend eingreift, während das dritte Ringzahnrad 400 sowohl mit den dritten Planetenzahnrädern 402 als auch mit dem dritten Untersetzungsträger 404 kämmend eingreift, um so der Getriebebaugruppe 16 eine vierte gesamte Zahnraduntersetzung bzw. Drehzahlverhältnis zu verleihen.
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Der Fachmann versteht ebenfalls, dass Auswahlmechanismen von anderen Konfigurationen anstelle des Auswahlmechanismus 60 eingesetzt werden können, der hier dargestellt ist. Diese Auswahlmechanismen können Betätigungsmittel aufweisen, die über eine Dreh- oder Schiebebewegung betätigt werden und Verbindungen, Nocken oder andere Vorrichtungen enthalten können, die in der Technik allgemein bekannt sind, um das zweite und dritte Ringzahnrad 360 und 400 relativ zu der Getriebehülse 200 zu verschieben. Der Fachmann versteht ebenfalls, dass, da das zweite und das dritte Ringzahnrad 360 und 400 unabhängig zwischen der aktiven und inaktiven Betriebsart bewegbar sind (d. h. die Verlagerung von einem von dem zweiten und dem dritten Ringzahnrad 360 und 400 gibt nicht die Position von dem anderen von dem zweiten und dritten Ringzahnrad 360 und 400 vor), der Schaltermechanismus 60 ebenfalls konfiguriert werden kann, um das zweite und dritte Ringzahnrad 360 und 400 unabhängig voneinander zu positionieren.
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Kupplungsmechanismus
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In 23, 26 und 28 bis 30 ist der Kupplungsmechanismus 18 gezeigt, der ein Kupplungsbauteil 700, eine Eingriffsbaugruppe 702 und einen Einstellmechanismus 704 aufweist. Das gezeigte Kupplungsbauteil 700 hat eine ringförmige Struktur, die an dem äußeren Umfang von dem ersten Ringzahnrad 310 angeordnet ist und die sich davon radial nach außen erstreckt. Das Kupplungsbauteil 700 hat eine gebogene Kupplungsfläche 316, die an der vorderen Fläche 318 von dem ersten Ringzahnrad 310 geformt ist. Der äußere Durchmesser von dem Kupplungsbauteil 700 ist bemessen, um sich in dem Bereich der hohlen Kammer 212 zu drehen, der durch die Basis 216 der Getriebehülse 200 definiert ist. Unter kurzer Bezugnahme auf 29 ist die Kupplungsfläche 316 des dargestellten Beispiels so dargestellt, um durch eine Vielzahl von Erhebungen 710 und Vertiefungen 712 geformt zu sein, die relativ zueinander angeordnet sind, um eine Reihe von Rampen zu formen, die mit einem Winkel von etwa 18° gebildet sind. Der Fachmann versteht jedoch, dass auch andere Kupplungsflächenkonfigurationen verwendet werden können, wie zum Beispiel eine sinusförmige Kupplungsfläche 316' (29a).
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Obwohl das erste Ringzahnrad 310 und das Kupplungsbauteil 700 als eine einteilige (d. h. unitär geformte) Konstruktion gezeigt sind, versteht der Fachmann, dass sie auch anders konstruiert sein können. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in 29b gezeigt, in der das erste Ringzahnrad 310' so gezeigt ist, dass es einen ringförmigen Kragen 1000 und eine Vielzahl von Vorsprungsaussparungen 1002 aufweist. Der ringförmige Kragen 1000 ist so dargestellt, dass er eine Vielzahl von Rampen 1004 hat, die zwei geneigte Flächen haben, aber andererseits flach ist. Das erste Ringzahnrad 310' ist ansonsten identisch zu dem ersten Ringzahnrad 310. Ein ringförmiger Dämpfer 1008 liegt gegen den ringförmigen Kragen 1000 an und weist eine Vielzahl von Vorsprungsbauteilen 1010 auf, die mit den Vorsprungsaussparungen 1002 an dem ersten Ringzahnrad 310' eingreifen, um zu verhindern, dass sich der Dämpfer 1008 relativ zu dem ersten Ringzahnrad 310' dreht. Der Dämpfer 1008 hat einen Körperbereich 1012, der konfiguriert ist, um mit der Kontur des ringförmigen Kragens 1000 zusammenzupassen, und enthält daher eine Vielzahl von zusammenpassenden rampenförmigen Bereichen 1014, die konfiguriert sind, um mit jeder der Rampen 1004 einzugreifen. Der Dämpfer 1008 ist aus einem geeigneten, stark-dämpfenden Material geformt, wie zum Beispiel Acetyl. Das Kupplungsbauteil 700', das ein ringförmiges Bauteil ist und aus abnutzungsbeständigem Material geformt ist, wie zum Beispiel gehärteter 8620-Stahl, ist über dem Dämpfer 1008 angeordnet. Wie der Dämpfer 1008 hat auch das Kupplungsbauteil 700' eine Vielzahl von Vorsprungsbauteilen 1020, die mit den Vorsprungsaussparungen 1002 eingreifen, um eine Drehung relativ zu dem ersten Ringzahnrad 310' zu verhindern, und eine Vielzahl von zusammenpassenden Rampenbereichen 1022. Die zusammenpassenden Rampenbereiche 1022 des Kupplungsbauteils 700' greifen jedoch passend mit zusammenpassenden Rampenbereichen 1014 des Dämpfers 1008 ein. Obwohl eine solche Konstruktion relativ zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel teurer ist, ist sie beständiger gegen hohe Schlagkräfte, die mit der Funktion des Kupplungsmechanismus 18 in Beziehung stehen.
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In dem dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel enthält die Eingriffsbaugruppe 702 ein Stiftbauteil 720, eine Folger-Feder 722 und einen Folger 724. Das Stiftbauteil 720 hat einen zylindrischen Körperbereich 730 mit einem äußeren Durchmesser, der bemessen ist, um verschiebbar in den zweiten Bereich 278 der Betätigungsöffnung 274 zu passen, die in dem Stiftgehäusebereich 248 der Getriebehülse 200 ausgebildet ist. Das Stiftbauteil 720 enthält außerdem einen Spitzenbereich 732 und einen Kopfbereich 734. Der Spitzenbereich 732 ist konfiguriert, um mit dem Einstellmechanismus 704 einzugreifen, und ist in dem gezeigten Beispiel an dem Ende von dem Körperbereich 730 von dem Stiftbauteil 720 geformt und durch einen sphärischen Radius definiert. Der Kopfbereich 734 ist gegenüber dem Spitzenbereich 732 mit dem Ende des Körperbereichs 730 gekoppelt und hat die Form eines flachen Zylinders, der bemessen ist, um verschiebbar in den ersten Bereich 276 der Betätigungsöffnung 274 zu passen. Folglich verhindert der Kopfbereich 734, dass das Stiftbauteil 720 nach vorne aus der Betätigungsöffnung 274 gedrückt wird.
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Die Folger-Feder 722 ist eine Druckfeder, deren Außendurchmesser bemessen ist, um verschiebbar in den ersten Bereich 276 der Betätigungsöffnung 274 zu passen. Das vordere Ende der Folger-Feder 722 hat mit dem Kopfbereich 734 des Stiftbauteils 720 Kontakt, während das gegenüberliegende Ende der Folger-Feder 722 mit dem Folger 724 Kontakt hat. Der Endbereich 740 von dem Folger 724 hat eine zylindrische Form und ist bemessen, um verschiebbar in den Innendurchmesser der Folger-Feder 722 zu passen. Daher wirkt der Endbereich 740 des Folgers als ein Feder-Folger, um zu verhindern, dass die Folger-Feder 722 verbogen wird, wenn sie zusammengedrückt wird. Der Folger 724 hat außerdem einen Folger-Bereich 744 mit einem zylindrisch geformten Körperbereich 746, einem Spitzenbereich 748 und einem Flanschbereich 750. Der Körperbereich 746 ist bemessen, um in dem ersten Bereich 276 der Betätigungsöffnung 274 verschiebbar zu sein. Der Spitzenbereich 748 ist konfiguriert, um mit der Kupplungsfläche 316 einzugreifen und ist in dem gezeigten Beispiel an dem Ende von dem Körperbereich 746 des Folgers 724 geformt und durch einen sphärischen Radius gebildet. Der Flanschbereich 750 ist an dem Übergang zwischen dem Körperbereich 746 und dem Endbereich 740 geformt. Der Flanschbereich 750 ist allgemein flach und konfiguriert, um eine Vorspannkraft aufzunehmen, die durch die Folger-Feder 722 aufgebracht wird.
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Der gezeigte Einstellmechanismus 704 enthält eine Einstellstruktur 760 und einen Einstellkragen 762. Die Einstellstruktur 760 ist in Gestalt eines allgemein hohlen Zylinders geformt, der bemessen ist, um mit einem Gehäusebereich 766 von der Ausgangsspindelbaugruppe 20 zusammenzupassen. Die Einstellstruktur 760 hat eine ringförmige Fläche 768, in der ein Einstellprofil 770 geformt ist. Das Einstellprofil 770 hat ein erstes Einstellsegment 772, ein letztes Einstellsegment 774, eine Vielzahl von zwischenliegenden Einstellsegmenten 776 und einen Rampenabschnitt 778 zwischen dem ersten und letzten Einstellsegment 772 und 774. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein zweiter Rampenabschnitt 779 zwischen dem letzten zwischenliegenden Einstellsegment 776z und dem letzten Einstellsegment 774 vorgesehen. In dem dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel ist der Bereich des Einstellprofils 770 aus dem ersten Einstellsegment 772 bis hin zu dem letzten der zwischenliegenden Einstellsegmente 776z als eine Rampe geformt, die eine konstante Steigung hat. Folglich wird ein Folger 78b, der mit dem Gehäusebereich 766 der Ausgangsspindelbaugruppe 20 gekoppelt ist, radial nach außen in Richtung auf den inneren Umfang der Einstellstruktur 760 vorgespannt, wo er gegen die Vielzahl von Rastmitteln 782 wirkt, die in dem Einstellmechanismus 704 geformt sind (zum Beispiel in dem Einstellkragen 762). Der Folger 724 und die Vielzahl von Rastmitteln 782 wirken zusammen, um dem Benutzer des Werkzeugs 10 eine fühlbare Angabe von der Position des Einstellprofils 770 zu geben, und außerdem die freie Drehung der Einstellstruktur 760 zu verhindern, um die Position des Einstellprofils 770 bei einem gewünschten Einstellsegment der Einstellsegmente 772, 774 und 776 beizubehalten.
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Der Einstellkragen 762 ist mit dem Äußeren der Einstellstruktur 760 gekoppelt und enthält eine Vielzahl von vorstehenden Griffflächen 790, die es dem Benutzer des Werkzeugs 10 ermöglichen, sowohl den Einstellkragen 762 als auch die Einstellstruktur 760 bequem zu verdrehen, um das Einstellprofil 770 auf ein gewünschtes Einstellsegment der Einstellsegmente 772, 774 und 776 einzustellen. Ein Einstell-Indikator 792 wird verwendet, um die Position des Einstellprofils 770 relativ zu dem Gehäusebereich 766 der Ausgangsspindelbaugruppe 20 anzuzeigen. In dem vorliegenden Beispiel enthält der Einstell-Indikator 792 einen Pfeil 794, der in dem Gehäusebereich 766 der Ausgangsspindelbaugruppe 20 geformt ist, und eine Skala 796, die in dem Umfang des Einstellkragens 762 eingeprägt ist.
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Während des Betriebs des Werkzeugs 10 wird ein erstes Antriebsdrehmoment durch das Motorritzel 46 von der Motorbaugruppe 14 auf den ersten Satz von Planetenzahnrädern 312 übertragen, wodurch bewirkt wird, dass sich der erste Satz von Planetenzahnrädern 312 dreht. In Reaktion auf die Drehung von dem ersten Satz von Planetenzahnrädern 312 wird ein erstes Zwischendrehmoment auf das erste Ringzahnrad 310 aufgebracht. Diesem Drehmoment steht ein Kupplungsdrehmoment entgegen, das durch den Kupplungsmechanismus 18 aufgebracht wird. Das Kupplungsdrehmoment verhindert ein freies Drehen von dem ersten Ringzahnrad 310, wodurch bewirkt wird, dass das erste Zwischendrehmoment auf den ersten Untersetzungsträger 314 und den Rest der Untersetzungszahnradsatzbaugruppe 202 aufgebracht wird, um das erste Zwischendrehmoment in einer vorbestimmten Weise gemäß der Einstellung des Schaltermechanismus 60 zu multiplizieren. Auf diese Weise spannt der Kupplungsmechanismus 18 den ersten Untersetzungszahnradsatz 302 in die aktive Betriebsart vor.
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Die Höhe des Kupplungsdrehmoments wird durch den Einstellmechanismus 704 vorgegeben, und speziell durch die relative Höhe von dem Einstellsegment 772, 774 oder 776, das sich mit dem Spitzenbereich 732 des Stiftbauteils 720 in Kontakt befindet. Eine Positionierung des Einstellmechanismus 704 bei einem vorbestimmten Einstellsegment der Einstellsegmente 772, 774 oder 776 drückt das Stiftbauteil 720 nach hinten in die Betätigungsöffnung 274, wodurch die Folger-Feder 722 zusammengedrückt und eine Kupplungskraft erzeugt wird. Die Kupplungskraft wird auf den Flanschbereich 750 des Folgers 724 übertragen, wodurch bewirkt wird, dass der Spitzenbereich 748 des Folgers 724 mit der Kupplungsfläche 316 eingreift und ein Kupplungsdrehmoment erzeugt. Die Positionierung des Spitzenbereichs 748 des Folgers 724 in einer der Vertiefungen 712 in der Kupplungsfläche 316 wirkt, um eine Drehung von dem ersten Ringzahnrad 310 relativ zu der Getriebehülse 200 zu verhindern, wenn die Höhe des Kupplungsdrehmoments das erste Zwischendrehmoment übersteigt. Wenn das erste Zwischendrehmoment das Kupplungsdrehmoment übersteigt, wird es jedoch dem ersten Ringzahnrad 310 ermöglicht, sich relativ zu der Getriebehülse 200 zu drehen. Abhängig von der Konfiguration der Kupplungsfläche 316 kann eine Drehung von dem ersten Ringzahnrad 310 bewirken, dass die Kupplungskraft um einen ausreichenden Betrag ansteigt, um einer weiteren Drehung entgegenzustehen. In solchen Situationen dreht sich das erste Ringzahnrad 310 in eine entgegengesetzte Richtung, wenn die Höhe des ersten Zwischendrehmoments kleiner wird, wodurch ermöglicht wird, dass der Spitzenbereich 748 des Folgers 724 wieder mit einer der Vertiefungen 712 in der Kupplungsfläche 316 in Ausrichtung kommt. Wenn eine Drehung von dem ersten Ringzahnrad 310 nicht bewirkt, dass die Kupplungskraft ausreichend ansteigt, um einer Drehung von dem ersten Ringzahnrad 310 vollständig zu widerstehen, wird der erste Untersetzungszahnradsatz 302 in die inaktive Betriebsart positioniert, in der sich das erste Ringzahnrad 310 dreht, um die Übertragung von dem ersten Zwischendrehmoment auf den ersten Untersetzungsträger 314 zu verhindern. In solchen Situationen wird kein Drehmoment durch die Bereiche der Getriebebaugruppe 16 übertragen, die vor dem ersten Satz von Planetenzahnrädern 312 angeordnet sind (zum Beispiel der erste Untersetzungsträger 314, das zweite Sonnenzahnrad 358 und der zweite Satz von Planetenzahnrädern 362).
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Die Konfiguration des Kupplungsmechanismus 18 auf diese Weise ist sehr vorteilhaft, da die Kupplungskraft bemessen ist, um dem ersten Zwischendrehmoment zu widerstehen, wenn es dem Ausgangsdrehmoment des Werkzeugs 10 entgegengerichtet ist, das durch die mehrstufige Untersetzungsgetriebebaugruppe 16 erzeugt und durch das Bohrfutter 22 übertragen wird. Daher kann der Kupplungsmechanismus 18 relativ klein bemessen sein, wodurch die Eigenschaft verbessert wird, in das Werkzeug 10 eingesetzt oder integriert werden zu können. Außerdem, wenn die Drehzahl und das Getriebeverhältnis nach oder hinter dem ersten Ringzahnrad 310 verändert wird, kann der Kupplungsmechanismus 18 über eine relativ große Bandbreite von Ausgangsdrehmomenten betätigt werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Kupplungsmechanismen, die funktionieren, um das Ausgangsdrehmoment von einem Getriebe zu begrenzen, können diese Vorrichtungen üblicherweise über eine relativ kleine Drehmoment-Bandbreite betätigt werden, was eine Veränderung ihrer Kupplungsfeder erforderlich macht, wenn eine beträchtliche Veränderung bezüglich der Höhe des Ausgangsdrehmoments gewünscht ist. Im Gegensatz dazu kann der Kupplungsmechanismus 18 der vorliegenden Erfindung eine beträchtliche Veränderung der Höhe des Ausgangsdrehmoments des Werkzeugs aufnehmen, indem die Getriebebaugruppe 16 einfach mit einem anderen (d. h. niedrigeren oder höheren) Getriebeverhältnis betrieben wird.
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Beim Betrieb von Dreh-Motorwerkzeugen, wie zum Beispiel dem Werkzeug 10, ist es häufig gewünscht, zwischen zwei Kupplungseinstellungen umzuschalten, wenn das Werkzeug 10 zum Bohren von einem Loch und anschließend zum Einsetzen einer Schraube in dieses Loch verwendet wird. Daher kann der Einstellmechanismus 704 relativ zu der Ausgangsspindelbaugruppe 20 verdreht werden, um den Einstellmechanismus 704 bei einem gewünschten Einstellsegment der Einstellsegmente 772, 774 und 776 zu positionieren, um den ersten Vorgang durchzuführen, und anschließend zu einem zweiten Einstellsegment der Einstellsegmente 772, 774 und 776 verdreht werden, um den zweiten Vorgang durchzuführen. Im Gegensatz zu den bekannten Kupplungsanordnungen ist der Einstellmechanismus 704 der vorliegenden Erfindung so konfiguriert, dass die Einstellstruktur 760 und der Einstellkragen 762 über einen Winkel von 360° verdrehbar sind. Angenommen, die Einstellstruktur 760 ist auf ein zwischenliegendes Einstellsegment 776x eingestellt, dann würde eine Drehung des Einstellmechanismus 704 über einen Winkel von 360° die Einstellstruktur 760 über die anderen Zwischeneinstellsegmente 776 verdrehen, und zwar auch über das erste und das letzte Einstellsegment 772 und 774 sowie den Rampenabschnitt 778, so dass die Einstellstruktur 760 wieder bei dem zwischenliegenden Einstellsegment 776x positioniert wäre. Dieses Merkmal ist insbesondere dann bequem, wenn es notwendig ist, die Kupplungseinstellung zwischen einer relativ hohen Kupplungseinstellung und einer relativ niedrigen Kupplungseinstellung umzuschalten. Daher ermöglicht es der Rampenabschnitt 778, dass sich der Einstellkragen 762 (und die Einstellstruktur 760) von der höchsten Kupplungseinstellung, die dem letzten Einstellsegment entspricht, zu der niedrigsten Kupplungseinstellung drehen lässt, die der ersten Kupplungseinstellung entspricht, ohne den Kupplungsmechanismus 18 in einer der zwischenliegenden Kupplungseinstellungen positionieren zu müssen. Daher ist der Benutzer des Werkzeugs 10 in der Lage, die Kupplungseinstellung von ihrer maximalen Einstellung in ihre minimale Einstellung einzustellen (und umgekehrt), indem der Einstellkragen 762 über einen relativ geringen Betrag verdreht wird.
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Obwohl das Einstellprofil 770 insoweit beschrieben wurde, dass es eine konstante Steigung hat, ist für den Fachmann offensichtlich, dass die Erfindung in ihren breiteren Aspekten auch etwas anders konstruiert werden kann. Beispielsweise kann das Einstellprofil 770 so geformt sein, dass jedes von dem ersten, letzten und den zwischenliegenden Einstellsegmenten 772', 774' und 776' durch Rastmittel gebildet ist, wie in 31 dargestellt. Bei dieser Anordnung sind die Rastmittel 782 in der Einstellstruktur 760 und der Folger 780 in dem Gehäusebereich 766 der Ausgangsspindelbaugruppe 20 nicht erforderlich, da die Einstellsegmente 772', 774' und 776' mit der Eingriffsbaugruppe 702 zusammenwirken, um dem Benutzer des Werkzeugs 10 eine fühlbare Angabe von der Position des Einstellprofils 770' zu geben und um außerdem das freie Verdrehen der Einstellstruktur 760 zu verhindern.
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Ein weiteres Beispiel ist in 32 dargestellt, in der das Einstellprofil 770'' allgemein ähnlich dem Einstellprofil 770 ist, mit der Ausnahme, dass der Rampenabschnitt 779 weggelassen wurde, so dass das letzte zwischenliegende Einstellsegment 776z sich unmittelbar benachbart zu dem letzten Einstellsegment 774 befindet.
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Obwohl die Erfindung in der Beschreibung und in den Zeichnungen unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben und dargestellt wurde, ist für den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Veränderungen durchgeführt werden können und Äquivalente für Elemente eingesetzt werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, der durch die Ansprüche definiert ist. Außerdem können einige Modifikationen durchgeführt werden, um an eine bestimmte Situation oder ein Material angepasst zu werden, und zwar entsprechend der Lehre der Erfindung, ohne vom wesentlichen Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf das spezielle Ausführungsbeispiel beschränkt ist, das in den Zeichnungen dargestellt und in der Beschreibung als die momentan beste Ausführung zur Durchführung zur Erfindung beschrieben ist, sondern dass die Erfindung jegliche Ausführungsbeispiele umfaßt, die in den Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche fällt.
