DE10242738A1

DE10242738A1 - Handwekzeugmaschine, insbesondere Winkelschleifmaschine

Info

Publication number: DE10242738A1
Application number: DE10242738A
Authority: DE
Inventors: Albrecht Hofmann; Harald Krondorfer; Markus Heckmann; Thomas Schomisch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2005-01-20
Also published as: DE50313074D1; CN100358678C; JP2005537947A; EP1539435A1; WO2004026535A1; EP1539435B1; US20070007026A1; US8096857B2; CN1681626A

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine, insbesondere von einer Winkelschleifmaschine, mit einem Motor und einem Getriebe. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass der Motor und/oder das Getriebe als montierbares Funktionsmodul ausgebildet ist.

Description

Stand der Technik hinsichtlich dem allgemeinen Aufbau:
Winkelschleifer, insbesondere Einhandwinkelschleifer, weisen üblicherweise einen Elektromotor, bestehend aus Polschuh und Anker sowie ein Winkelgetriebe, bestehend aus Ritzel, Tellerrad und Arbeitsspindel auf. Die Ankerwelle ist im Motorengehäuse gelagert, der Polschuh wird meist in dieses eingepresst. Die Bürstenhalter sind ebenfalls i.d.R. im Motorgehäuse befestigt. Der Motor kann außerhalb des Motorgehäuses nicht betrieben werden, da dieses die Funktion hat, die Bauteile relativ zueinander zu positionieren.
Das Ritzel sitzt direkt auf der Ankerwelle des Motors. Auch das Getriebe ist daher ohne die Ankerwelle nicht zu betreiben, da diese die Funktion einer Getriebeeingangswelle übernimmt.
Ferner ist Stand der Technik hinsichtlich dem Getriebe:
Das Winkelgetriebe eines elektrisch betriebenen Winkelschleifers hat die Aufgaben, den Kraftfluss um 90° umzulenken und die Drehzahl des üblicherweise schnell laufenden Elektromotors auf die niedrigere Arbeitsdrehzahl zu untersetzen.
Das Antriebsritzel ist üblicherweise direkt auf der Ankerwelle des Elektromotors befestigt und treibt die Abtriebsspindel über ein Tellerrad an. Die Spindel ist im Getriebegehäuse in zwei Lagerstellen beidseitig des Tellerrades gelagert. Die Lagerstellen der Motorwelle befinden sich üblicherweise im Getriebe- und im Motorgehäuse. Das Festlager der Motorwelle ist üblicherweise zwischen Ritzel und Lüfter auf der Ankerwelle angeordnet, das Loslager befindet sich am kollektorseitigen Wellenende. Es ergibt sich also eine Anordnung mit „fliegendem" Ritzel.
Ferner ist Stand der Technik hinsichtlich der Motorlagerung:
Elektrowerkzeuge besitzen üblicherweise einen Elektromotor, bestehend aus Polschuh und Anker, wobei die Ankerwelle im Motorengehäuse gelagert ist und der Polschuh meist in dieses eingepresst wird. Die Bürstenhalter sind ebenfalls i.d.R. im Motorgehäuse befestigt.
Ferner ist Aufgabe der Erfindung hinsichtlich dem allgemeinen Aufbau und dem Getriebe:
Ermöglichen eines modularen Aufbaus für eine Handwerkzeugmaschine, insbesondere eine Winkelschleifmaschine, zur Montageerleichterung und Verbesserung der Servicefreundlichkeit sowie zur Unterstützung von Baukastensystemen.
Zur Reduzierung der Montagekosten kommt der einfachen Montierbarkeit besondere Bedeutung zu.
Ferner ist Aufgabe der Erfindung hinsichtlich der Motorlagerung:
Aufnehmen eines komplett gelagerten Elektromotors, insbesondere eines gekapselten DCMotors, in einem Schalengehäuse. Die Aufnah me soll den Motor im Gehäuse positionieren, Lagefehler ausgleichen und Stöße elastisch abfedern und dämpfen.
Ferner ist Aufgabe der Erfindung hinsichtlich der Verbindung zwischen dem Motor und dem Getriebe:
Konstruktiv einfaches Realisieren eines modularen Aufbaus für einen Winkelschleifer zur Montageerleichterung und Verbesserung der Servicefreundlichkeit sowie zur Unterstützung von Baukastensystemen.
Soll ein fertig gelagerter Motor („Dosenmotor") in einem Winkelschleifer verwendet werden, wird vorteilhaft eine modulare Bauweise mit einem Motor und einem Getriebe als eigenständig funktionsfähige Baugruppen gewählt. Diese Baugruppen sollten über eine möglichst kostengünstige Kupplung miteinander verbunden werden. Diese Kupplung sollte ferner insbesondere in bestimmten Grenzen einen Achsversatz sowie einen Winkelfehler zwischen Ankerwelle und Getriebeeingangswelle ausgleichen können. Die in der Erfindung beschriebene Kupplung erfüllt diese Aufgaben.
Vorteile der Erfindung gegenüber dem Bekannten hinsichtlich dem allgemeinen Aufbau:
Ein modularer Aufbau von Elektrowerkzeugen erleichtert die Montage des Gerätes und erhöht die Servicefreundlichkeit, da einzelne Komponenten einfach und schnell auszutauschen sind.
Die Entwicklung von Baukastensystemen wird durch einen modularen Aufbau unterstützt.
Ferner sind Vorteile der Erfindung gegenüber dem Bekannten hinsichtlich dem Getriebe:
Ein erfindungsgemäßes Getriebe stellt im Gegensatz zu den bei Winkelschleifern bekannten Lösungen eine eigenständige, voll funktionsfähige Baugruppe dar, die einfach mit anderen Baugruppen (z. B. Motor) kombinierbar ist.
Die Lagerung der Ritzelwelle mit Lagerstellen auf beiden Seiten des Antriebsritzels, insbesondere im Getriebegehäuse, ermöglicht eine bessere Aufnahme der Getriebekräfte als die üblichen Lösungen mit „fliegendem" Ritzel. Die Montage der Ritzelwelle erfolgt ohne Schrauben durch einfaches Ineinanderstecken. Dies ermöglicht Einsparungen bei den Montagekosten. Die vorgestellte Art der Montage ermöglicht es, eine vormontierte Unterbaugruppe aus Ritzelwelle, Ritzel, Kugellager und aufgepressten Lüfter zu montieren und gleichzeitig axial zu sichern.
Ferner sind Vorteile der Erfindung gegenüber dem Bekannten hinsichtlich der Motorlagerung:
Gegenüber der bekannten Einbausituation bietet die vorgeschlagene Lösung den Vorteil, dass die in den Lagerstellen vorgesehenen Gummiringe aufgrund ihrer federnden und dämpfenden Eigenschaften Stöße und Vibrationen dämpfen können und so die Lebensdauer und Betriebseigenschaften des Geräts günstig beeinflussen.
Zusätzlich ermöglichen die Gummiringe einen Ausgleich von Achsfehlern, d.h. die Gummiringe stellen eine Dämpfungseinheit und zudem eine Ausgleichskupplung dar. Besonders vorteilhaft ist die vorgeschlagene Lösung bei einem modularen Aufbau des Elektrowerkzeuges einsetzbar. Ferner ist zwar die Lösung bei verschiedenen dem Fachmann als geeignet erscheinenden Motoren denkbar, besonders vorteilhaft jedoch bei Akku betriebenen Motoren.
Ferner sind Vorteile der Erfindung gegenüber dem Bekannten hinsichtlich der Verbindung zwischen dem Motor und dem Getriebe:
Ein modularer Aufbau von Elektrowerkzeugen erleichtert die Montage des Gerätes und erhöht die Servicefreundlichkeit, da einzelne Komponenten einfach und schnell auszutauschen sind.
Die Entwicklung von Baukastensystemen wird durch einen modularen Aufbau unterstützt. Die beschriebene Kupplung ist besonders kostengünstig. Über ihre eigentliche Funktion hinaus lassen sich noch Zusatzfunktionen, wie z. B. eine Ruckdämpfung integrieren. Ferner kann über die Kupplung eine vorteilhafte Verlängerung einer kurzen Ankerwelle, insbesondere eines Dosenmotors, ermöglicht werden, so dass vorteilhaft ein Winkelgetriebe angebaut werden kann. Durch die Kupplung können vorteilhaft Standardmotoren verwendet werden.
Beschreibung zu den 1 bis 5:
1 zeigt das Getriebegehäuse 10, die Luftleitscheibe 20 und eine Unterbaugruppe 30, bestehend aus Ritzelwelle 31, Ritzel 32, Kugellager 33 und Lüfter 34.
Die Unterbaugruppe 30 wird vormontiert, indem zunächst das Kugellager 33 auf die Ritzelwelle 31 aufgeschoben und anschließend das Ritzel 32 aufgepresst wird. Auf das gegenüberliegende Wellenende wird der Lüfter 34 aufgepresst, der über eine Innenverzahnung 35 verfügt, die die Kupplungsfunktion übernimmt. Für die spätere Montage der Baugruppe 30 im Getriebegehäuse 10 ist es notwendig, dass das Ritzel 32 einen um mehrere Millimeter geringeren Durchmesser als das Kugellager 33 hat.
In das Getriebegehäuse 10 wird zunächst eine Lagerbuchse oder ein Nadellager (im Bild nicht dargestellt) eingepresst. Diese Lagerbuchse bzw. dieses Nadellager bildet das Loslager für die Ritzelwelle 31. Anschließend wird ein O-Ring zur Abdichtung des Kugellagers 33 in die Nut 12 im Lagersitz 11 eingelegt.
Die Luftleitscheibe 20 erfüllt eine Doppelfunktion: Erstens decken die seitlich überstehenden Flächen 21, 22 Hohlräume im Getriebegehäuse ab und leiten die Kühlluft des Motors zu den Luftaustrittsöffnungen im Getriebegehäuse. Zweitens übernimmt die Luftleitscheibe 20 die axiale Sicherung des Kugellagers 33 in seinem Lagersitz 11 im Getriebegehäuse. Zur Montage wird die Luftleitscheibe 20 ins Getriebegehäuse eingedrückt, 2. Dabei hintergreifen vier Laschen 23 an der Luftleitscheibe 20 entsprechende Haken 13 am Getriebegehäuse 10. Die Luftleitscheibe ist damit eingeklipst.
Miteinander korrespondierende Schrägen 14, 24 am Getriebegehäuse 10 und an den Laschen 23 der Luftleitscheibe 20 sorgen dafür, dass die Luftleitscheibe 20 bis zum Anliegen der Laschen 23 an den entsprechenden Flächen der Haken 13 nach hinten (in Richtung A) gedrückt wird. Das zum Einklipsen benötigte Axialspiel wird so durch die elastische Verspannung der Luftleitscheibe 20 eliminiert.
Zur Montage der Baugruppe 30 wird diese in die Luftleitscheibe 20 eingeklipst. Dabei gleiten das Wellenende 36 in das ins Getriebegehäuse eingepresste Nadellager (nicht dargestellt) und das Kugellager 33 in den entsprechenden Lagersitz 11 im Getriebegehäuse. Der Außenring des Kugellagers 33 schiebt dabei vier Schnapphaken 25 radial nach außen in entsprechende Ausnehmungen 16 im Getriebegehäuse 10. In der Endlage liegt der Außenring des Kugellagers 33 an einer Anlageschulter 15 im Getriebegehäuse an. Die Schnapphaken 25 können wieder nach innen in ihre unbelastete Ausgangslage zurückschwenken und so eine Verschiebung des Außen ringes des Kugellagers 33 in der Axialrichtung A verhindern. 3 zeigt die montierte Getriebebaugruppe. Der Lüfter 34 ist in dieser Ansicht nicht dargestellt, um die Luftleitscheibe 20 mit den verrasteten Schnapphaken 25 sichtbar zu machen.
Die im Betrieb auftretenden axialen Getriebekräfte wirken in Richtung A auf die Schnapphaken 25. Die Schnapphaken 25 sind so ausgelegt, dass sie im entspannten Zustand (d. h. nach Einstecken der Baugruppe 30) eine geringfügige radiale Anstellung nach innen aufweisen. Daher ist ein Zurückweichen der Schnapphaken 25 radial nach außen allein aufgrund einer Axialkraft in Richtung A ausgeschlossen. Aufgrund ihrer Geometrie haben die Schnapphaken 25 die Tendenz, einer Kraft aus Richtung A radial nach innen auszuweichen. Um zu vermeiden, dass sich das Axialspiel der Baugruppe 30 aufgrund der wirkenden Getriebekräfte unzulässig vergrößert, sind an den Enden der Schnapphaken 25 Anschlagnocken 26 angeordnet, die im montierten Zustand den Außenring des Kugellagers 33 umgreifen, vgl. 5.
Da die Schnapphaken 25 und die Laschen 23 im montierten Zustand vom Lüfter 34 verdeckt werden, ist eine zerstörungsfreie Demontage der Getriebebaugruppe 30 nicht möglich. Zur Demontage der Baugruppe 30 aus dem Getriebegehäuse 10 wird die Baugruppe 30 in Richtung A aus dem Getriebegehäuse 10 herausgehebelt. Dabei brechen die Schnapphaken 25 am Luftleitring 20. Nach Entnahme der Baugruppe 30 kann der zerstörte Luftleitring 20 durch Herausbrechen oder Zurückbiegen der Laschen 23 aus dem Getriebegehäuse 10 entfernt werden. Grundsätzlich wäre jedoch auch eine zerstörungsfreie Demontage denkbar.
Beschreibung der 1A:
1A zeigt als Ausführungsbeispiel das Motorgehäuse (2A) eines Elektrowerkzeuges als Schalengehäuse. Der Motor (1A) ist komplett als Einheit gelagert (gekapselter Motor) und auch außerhalb des Motorgehäuses (2A) funktionsfähig.
Der Motor (1A) weist an seinem vorderen und hinteren Ende zylindrische Aufnahmedome auf. Vor dem Einlegen des Motors (1A) in die Gehäuseschalen werden passende O-Ringe aus Gummi (3A) über diese Aufnahmedome geschoben.
Beim Zusammenschrauben der Gehäuseschalen werden die Gummiringe eingeklemmt und ermöglichen eine effektive Dämpfung von Vibrationen und Stößen sowie einen Ausgleich von Toleranzen.
Beschreibung der 1B:
1B zeigt als Ausführungsbeispiel einen Winkelschleifer mit modularem Aufbau. Der Motor (1B) ist komplett als Einheit gelagert („Dosenmotor") und auch außerhalb des Motorgehäuses (3B) einsetzbar.
Das Getriebe weist eine Antriebs- (4B) und eine Antriebswelle (5B) auf, die jeweils im Getriebegehäuse (6B) gelagert sind. Das Getriebe ist damit unabhängig vom Motor (1B) zu betreiben.
Die Ankerwelle (2B) des Motors und die Antriebswelle (4B) des Getriebes werden mit einer geeigneten Kupplung verbunden. Diese Kupplung könnte z. B. als eine Sicherheitskupplung ausgelegt sein, die den Antriebsstrang unterbricht, wenn beispielsweise die Abtriebswelle (Arbeitsspindel) plötzlich blockiert wird. Diese Kupplung soll hier nicht näher beschrieben werden.
Beschreibung der 1C bis 3C:
1C zeigt den modularen Aufbau eines Elektrowerkzeuges am Beispiel eines Winkelschleifers. Der Motor (1C) und das Winkelgetriebe (3C) sind als separate Baugruppen eigenständig funktionsfähig. Die Kupplung besteht aus der kraft- und/oder formschlüssig mit der Ankerwelle des Motors (1C) verbundenen Zahnhülse (2C) und der in den Lüfter (4C) integrierten Innenverzahnung (5C). Der Lüfter (4C) ist seinerseits kraft und/oder formschlüssig mit der Getriebeeingangswelle verbunden.
Die Innenverzahnung (5C) und die Zahnhülse (2C) sind so bemessen, dass zwischen beiden ein definiertes Laufspiel in radialer Richtung entsteht, das es ermöglicht, einen Achsversatz zwischen Ankerwelle und Getriebeeingangswelle auszugleichen. Die Zahnhülse (2C) ist darüber hinaus ballig geformt, um einen Winkelversatz zwischen beiden Wellen ausgleichen zu können.
2C zeigt den Lüfter (4C) mit Innenverzahnung (5C) sowie die Getriebeeingangswelle (6C). Die Getriebeeingangswelle (6C) weist an ihrem lüfterseitigen Ende einen Sechskant (7C) sowie einen zylindrischen Teil (9C) mit einem Einstich (8C) auf.
3C zeigt den Lüfter (4C), der getriebeseitig einen entsprechenden Innensechskant (10C) und eine zylindrische Fügefläche (11C) aufweist. Innerhalb der Fügefläche (11C) befindet sich ein Ring (12C) mit geringfügig kleinerem Innendurchmesser als dem der zylindrischen Fügefläche (11C) und ragt über diese in radialer Richtung nach innen hinaus.
Zur Montage wird der Lüfter (4C) in seiner Innenverzahnung (5C) aufgenommen und über den zylindrischen Teil (9C) der Getriebewelle gepresst. Unter Ausnutzung der elastischen Eigenschaften des Kunststoffmaterials setzt sich der innere Ring (12C) in den entsprechenden Einstich (8C) in der Getriebewelle und dient so zur axialen Sicherung des Lüfters (4C) auf der Welle. Gleichzeitig greift der Innensechskant (10C) des Lüfters (4C) über den Sechskant (7C) an der Welle. Die Drehmomentübertragung vom Lüfter (4C) auf die Getriebeeingangswelle erfolgt somit sowohl kraft- als auch formschlüssig.

Claims

Handwerkzeugmaschine, insbesondere Winkelschleifmaschine, mit einem Motor und einem Getriebe, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor und/oder das Getriebe als montierbares Funktionsmodul ausgebildet ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe als montierbares Funktionsmodul mit einer in einem Getriebegehäuse gelagerten Getriebeeingangswelle ausgebildet ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeingangswelle 2-fach im Getriebegehäuse gelagert ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeingangswelle über wenigstens eine Rastverbindung im Getriebegehäuse fixiert ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeingangswelle über eine im Getriebegehäuse über eine Rastverbindung fixierte Einheit fixiert ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeingangswelle über eine Rastverbindung in der im Getriebegehäuse fixierten Einheit fixiert ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Ausbildung des Elektromotors als montierbare Funktionseinheit, die über eine Dämpfungseinheit im Gehäuse gelagert ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinheit wenigstens ein Teil einer Ausgleichskupplung bildet.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinheit zumindest einen Gummiring umfasst.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor und das Getriebe über eine Kupplung verbunden sind.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor und das Getriebe über eine Steckkupplung verbunden sind.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung zumindest teilweise einstückig mit einem Lüfter ausgebildet ist.
Winkelschleifmaschinengetriebe mit einem Getriebegehäuse, gekennzeichnet durch die Ausbildung als Funktionsmodul.
Winkelschleifmaschinengetriebe nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine im Getriebegehäuse 2-fach gelagerte Getriebeeingangswelle.
Winkelschleifmaschinengetriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeingangswelle über wenigstens eine Rastverbindung im Getriebegehäuse fixiert ist.
Kupplung zur Verbindung eines Motors und ein Getriebe einer Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Kupplung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch die zumindest teilweise einstückige Ausbildung mit einem Lüfter.