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Die
Erfindung geht aus von einer Elektrohandwerkzeugmaschine der im
Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung
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Aus
dem Gebrauchsmuster
DE
9406626 U1 ist eine Elektrohandwerkzeugmaschine bekannt
mit einer elektromotorisch angetriebenen Werkzeugspindel, einer
in einer Getriebekette zwischen Elektromotor und Werkzeugspindel
angeordneten Drehmomentkupplung, die zwei durch eine Kupplungsfeder in
gegenseitigem Eingriff gehaltene Kupplungsteile ausweist, und mit
einem manuellen Einstellglied zum Einstellen unterschiedlicher Betriebsarten,
wobei das Einstellglied mehrere aufeinander folgend einstellbare
Drehmoment-Einstellpositionen, in denen die Kupplungsfeder der Drehmomentkupplung
zur Übertragung
unterschiedlich großer
maximaler Drehmomente unterschiedlich stark vorgespannt ist, und mindestens
eine Einstellposition ausweist, in der die Drehmomentkupplung durch
eine in Drehrichtung formschlüssige
Verbindung ihrer Kupplungsteile starr geschaltet ist.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Elektrohandwerkzeugmaschine
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein kombinierter
Betrieb einerseits mit Drehmomentvorgabe, wie sie bei der Verwendung
der Elektrohandwerkzeugmaschine als Schrauber gefordert wird, und
andererseits mit starrer Drehmomentkupplung, wie sie beim Bohren
und Schlagbohren gefordert wird, möglich ist. Durch die in Drehrichtung
formschlüssige
Verbindung zwischen den Kupplungsteilen entstehen anders als bei
wirksamer Drehmomentkupplung keine Axialkräfte, sie insbesondere bei der
Betriebsart Schlagbohren eine starke Belastung des Getriebegehäuses darstellen würden. In
diesen Betriebsarten ist zudem die Kupplungsfeder weitgehend entlastet,
was eine längere Lebensdauer
zur Folge hat und damit der Maschine einen Qualitätsvorteil
verschafft. Die Kupplungsfeder kann im oberen Belastungsbereich
voll für
die Drehmomentkupplung ausgenutzt werden, was wiederum eine kürzere Bauweise
der Kupplung ermöglicht.
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Durch
die in den weiteren Ansprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch
1 angegebenen Elektrohandwerkzeugmaschine möglich.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist die mindestens eine Einstellposition des Einstellglieds
für die
Kupplungsstarrschaltung in Bedienrichtung des Einstellglieds der
Gruppe von Drehmoment-Einstellpositionen vorgeordnet. Dies hat den
Vorteil, dass die Kupplungsfeder bei unwirksamer Drehmomentkupplung
maximal entlastet ist.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform der
Erfindung können
mehrere Einstellpositionen des Einstellglieds für die Kupplungsstarrschaltung
vorgesehen werden, von denen eine oder mehrere in Bedienrichtung
des Einstellglieds von und/oder nach und/oder zwischen der Gruppe
von Drehmoment-Einstellpositionen angeordnet sind. Diese konstruktive
Variante hat den Vorteil, dass sich die Einstellpositionen für die Starrschaltung
der Kupplung an beliebigen Stellen des Verstellwegs des Einstellglieds
legen lassen und so kürzeste
Einstellwege erzielbar sind.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist in mindestens einer Einstellposition des Einstellglieds
für die
Kupplungsstarrschaltung der Rotationsbewegung der Werkzeugspindel
eine axiale Hubbewegung der Werkzeugspindel oder eines drehfest
mit der Werkzeugspindel verbundenen Werkszeugs überlagert. Dadurch lässt sich
die Elektrohandwerkzeugmaschine z. b. aus der Betriebsart Bohren
in die Betriebsart Schlagbohren und umgekehrt umstellen.
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Zeichnung
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Die
Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ausschnittweise
einen Längsschnitt einer
Elektrohandwerkzeugmaschine,
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2 eine
perspektivische Darstellung eines Einstellglieds der Handwerkzeugmaschine
in 1 teilweise aufgeschnitten,
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3 eine perspektivische Darstellung eines
Designrings des Einstellglieds in 2 in zwei verschiedenen
Ansichten
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4 eine
perspektivische Darstellung einer Rastfeder des Einstellglieds in 2,
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5 eine perspektivische Darstellung eines
Deckels des Einstellglieds in 2, in zwei
verschiedenen Ansichten,
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6 eine
perspektivische Darstellung einer Kupplung der Handwerkzeugmaschine
in 1, teilweise aufgeschnitten,
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7 ausschnittweise
eine Explosionsdarstellung der Kupplung in 6 mit Teilen
des Einstellglieds in 2,
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8 eine
perspektivische Darstellung eines Kupplungsteils der Kupplung in 6,
teilweise ausgeschnitten,
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9 eine perspektivische Darstellung des anderen
Kupplungsteils der Kupplung in 6 in zwei
verschiedenen Ansichten,
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10 eine
perspektivische Darstellung der Kupplung in 6 mit Teilen
des Einstellglieds in 2, teilweise aufgeschnitten,
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11 eine perspektivische Darstellung eines
Blockierteils der Kupplung in 10, in
zwei verschiedenen Ansichten,
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12 ausschnitweise
eine perspektivische Ansicht der Handwerkzeugmaschine mit Werkzeugspindel,
Drehlager und Umschaltmimik zum Umschalten Bohren/Schlagbohren,
teilweise aufgeschnitten,
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13 eine
Explosionsdarstellung der Umschaltmimik Bohren/Schlagbohren in 12,
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14 eine
Explosionsdarstellung von Werkzeugspindel und Schlagwerk für die Betriebsart Schlagbohren.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Die
in Figur ausschnittweise im Längsschnitt dargestellte
Elektrohandwerkzeugmaschine kann als Bohrmaschine, als Schlagbohrmaschine
und als elektrischer Schrauber mit einstellbarem Drehmoment verwendet
werden. In einem mit 10 angedeuteten Maschinengehäuse ist
ein hier nicht dargestellter Elektromotor aufgenommen, der über ein
Getriebe 11 eine in einem Spindellager 36 gelagerte
Werkzeugspindel 12 antreibt. Die Werkzeugspindel 12 trägt endseitig
einen Gewindezapfen 121, auf dem ein Futter aufschraubbar
ist, das zum Einspannen von Bohrern, Schlagbohrern oder verschiedenen Schraubwerkzeugen
dient. In der Getriebekette zwischen Elektromotor und Werkzeugspindel 12 ist
eine Drehmomentkupplung 13 angeordnet, deren maximal übertragbares
Drehmoment mittels eines manuellen Einstellglieds 14 in
Stufen vorwählbar
ist. Außerdem
weist das Einstellglied 14 noch zwei weitere Einstellpositionen
zum Einstellen der Betriebsart „Schlagbohren" und der Betriebsart „Bohren" auf. In diesen beiden
Betriebsarten ist die Kupplung 13 starr geschaltet, ist
also als Drehmomentkupplung unwirksam und wirkt als Blockierkupplung.
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Im
Einzelnen weist die Kupplung 13 eine Kupplungsgehäuse 15 auf
(1, 2, 6, 7, 10, 12),
auf dem ein ringförmiges erstes
Kupplungsteil 16 (9) drehfest
und axial verschieblich gehalten ist. Das erste Kupplungsteil 16 steht
mit einem an einem Hohlrad 17 einer Planetengetriebestufe
des Getriebes 11 ausgebildeten zweiten Kupplungsteil 18 in
Eingriff. Dabei liegen bogenförmige
Kupplungsnocken 161 am ersten Kupplungsteil 16 zwischen
abgeschrägten
Kupplungsnocken 181 des zweiten Kupplungsteils 18.
Außerdem trägt das zweite
Kupplungsteil 18 noch Klauen 182, die radial etwas
weiter außen
angeordnet sind als sie Kupplungsnocken 181 und mit diesen
etwa radial fluchten. Auch das Kupplungsteil 16 trägt Klauen 162,
die auf der vom zweiten Kupplungsteil 18 abgekehrten Seite
des ersten Kupplungsteils 16 vorstehen und zur drehfesten
Verankerung des ersten Kupplungsteils 16 auf dem Kupplungsgehäuse 15 dienen.
Das Kupplungsgehäuse 15 trägt ein Außengewinde 151 ( 7),
auf dem eine Einstellmutter 19 verschraubbar ist. Zwischen
der Einstellmutter 19 und dem ersten Kupplungsteil 16 stützt sich
eine Kupplungsfeder 20 ab, die die Kupplungsnocken 161 und 181 an
den beiden Kupplungsteilen 16 und 18 kraftschlüssig in
Eingriff hält.
Je weiter die Einstellmutter 19 durch Drehen auf dem Außengewinde 151 in
Richtung auf das erste Kupplungsteil 16 vorgeschoben wird,
desto größer wird
die Vorspannung der Kupplungsfeder 20 und desto größer ist
das über
die Drehmomentkupplung 13 auf die Werkzeugspindel 12 maximal übertragbare
Drehmoment. Solange das eingestellte Drehmoment am Werkzeug nicht überschritten
wird, ist das Hohlrad 17 blockiert und die auf einem Planetenradträger 22 gelagerten
Planetenräder 21 rollen
sich auf der Innenverzahnung 171 des Hohlrads 17 ab.
Der dadurch drehende Planetenradträger 22 treibt die
Werkzeugspindel 12 an. Überschreitet
hingegen das an der Werkzeugspindel 12 angreifende Gegenmoment
das durch die Kupplungsfeder 20 eingestellte Drehmoment,
so drehen die Kupplungsnocken 161 und 181 an den
beiden Kupplungsteilen 16 und 18 aneinander vorbei.
Damit wird das Hohlrad 17 des Getriebes 11 nicht
mehr blockiert, sodass die Planetenräder 21 im Getriebe
sich nicht mehr am Innengewinde 171 des Hohlrads 17 abstützen und
damit kein Drehmoment mehr über den
Planetenradträger 22 auf
die Gewindespindel 12 übertragen
können.
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Wie
aus 1 und 2 ersichtlich ist, weist das
Einstellglied 14 eine Schalthülse 23 (7),
einen die Schalthülse 23 übergreifenden, kappenförmigen Designring 24 (3) und einen auf die Stirnseite des Kupplungsgehäuses 15 aufgeclipsten
Deckel 25 (5) auf, der zur
Führung
der Schalthülse 23 und
axialen drehbaren Halterung des Designrings 24 dient. Die
Clipshaken zur Befestigung des Deckels 25 sind in 5 und 2 mit 251 und die
Clipshaken zur Aufnahme des Designrings 24 mit 252 bezeichnet.
In 2 ist zu erkennen, dass die Clipshaken 251 hinter
entsprechende Nasen 152 am Kupplungsgehäuse 15 greifen und
die Clipshaken 252 in eine Ringnut 245 an Designring 24 eingreifen. Die
am Deckel 25 geführte
Schalthülse 23 greift
mit einem Keilprofil in die Einstellmutter 19, sodass beim Drehen
der Schalthülse 23 die
Einstellmutter 19 mitgenommen wird und sich auf dem Außengewinde 151 des
Kupplungsgehäuses 15 unter
Axialverschiebung verschraubt. Schalthülse 23 und Einstellmutter 19 bilden
zusammen einen Schaltring, von dem alle Einstellfunktionen der Drehmomentkupplung 13 sowie
alle Schaltfunktionen zum Ein- und Ausrücken der in der Drehmomentkupplung 13 integrierten
Blockierkupplung und zum Ein- und Ausschalten eines noch zu beschreibenden
Schaltwerks 30 für
die Betriebsart „Schlagbohren" durchgeführt werden.
Zwischen dem Deckel 25 und dem Kupplungsgehäuse 15 ist
eine Rastfeder 26 (4) verdreh-
und verschiebesicher eingespannt. Die Rastfeder 26 hat
einen Rastkopf 261, der mit Rastausnehmungen 241 in Designring 24 in
Wechselwirkung ist. Die Lage und die Anzahl der Rastausnehmungen 241 im
Designring 24 bestimmen Lage und Anzahl der einzelnen Einstellpositionen
des Einstellglieds 14. Der Designring 24 ist auf
die Schalthülse 23 auggeschnappt
und mit dieser drehfest verbunden. Hierzu greifen Stege 242 and
er Innenseite des Designrings 24 (3B) in
entsprechenden Ausnehmungen 231 in der Schalthülse 23 (7)
ein. Auf der Innenseite des Designrings 24 ausgebildete
Clipselemente 243, die hinter entsprechende, auf der Oberseite
der Schalthülse 23 ausgebildete
Nasen 232 eingreifen (2), dienen zum
axial verschieblichen Festlegen des Designrings 24 an der
Schalthülse 23.
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Die
Reihenfolge der Einstellpositionen des Einstellglieds 14 ist
so festgelegt, dass in der ersten Einstellposition die Betriebsart „Schlagbohren", in der folgenden
zweiten Einstellposition die Betriebsart „Bohren" und in weiteren, z. B. fünfzehn aufeinander folgenden
Einstellpositionen unterschiedliche Drehmomentstufen der Drehmomentkupplung 13 für die Verwendung
der Handwerkzeugmaschine als Schrauber einstellbar sind. Mit zunehmendem
Drehen des Designrings 24, also mit ansteigender Zahl der
Einstellposition, nimmt dabei das in der Drehmomentkupplung 13 eingestellte,
maximal übertragbare Drehmoment
schrittweise zu. In den beiden ersten Positionen des Designrings 24 ist
die Drehmomentkupplung 13 unwirksam geschaltet und die
Blockierkupplung eingelegt, wobei die Kupplungsfeder 20 weitgehend
entlastet ist.
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Zur
Starrschaltung der Drehmomentkupplung 13 bzw. zum Einrücken der
in der Drehmomentkupplung 13 integrierten Blockierkupplung
sind in dem Kupplungsgehäuse 15 mehrere, über den
Umfang verteilt angeordnete Blockierkeile axial verschieblich geführt und übergreifen
den am Kupplungsgehäuse 15 drehfest
festgelegten Kupplungsteil 16 zwischen den Klauen 162.
In 10 ist lediglich ein Blockierkeil 27 zu
sehen, der in 11 in zwei verschiedenen
Ansichten dargestellt ist. Wie auch in 10 zu
sehen ist, wird der Blockierkeil 27 mittels einer im Kupplungsgehäuse 15 sich
abstützenden Druckfeder 28 gegen
eine in Axialrichtung ansteigende, in Umfangsrichtung umlaufende
Kurvenbahn 29 gedrückt,
die an der Schalthülse 23 ausgebildet
ist. Dabei greift die Druckfeder 28 an der quer zur Verschieberichtung
des Blockierkeils 27 ausgerichteten einen Stirnfläche 271 (11B) an und wird von einem Zapfen 273 aufgenommen,
während
die davon abgekehrte Stirnfläche 272 an
der Kurvenbahn 29 anliegt. Die beiden parallel zur Verschieberichtung des
Blockierkeils 27 sich erstreckenden Längsflächen 274 und 275 des
Blockierkeils 27 sind als Anschlagflächen ausgebildet. In den ersten
beiden Einstellpositionen des Designrings 24 für die Betriebsarten „Schlagbohren" und „Bohren" hat die Schalthülse 23 eine
solche Drehstellung, dass die Kurvenbahn 29 den Blockierkeil 27 gegen
die Druckfeder 28 zwischen den Klauen 182 am zweiten
Kupplungsteil 18 einschiebt. Damit liegt eine der Anschlagflächen 274, 275 des
Blockierkeils 27 an einer der in Achsrichtung sich erstreckenden
Fläche 182a oder 182b der
Klauen 182 (8) an und zwischen den beiden
Kupplungsteilen 16, 18 ist eine rein formschlüssige Verbindung
hergestellt. Bei mehreren, über
den Umfang gleichmäßig verteilt
angeordneten Blockierkeilen 27 stützt sich jeder Blockierkeil 27 an
einer separaten Kurvenbahn 29 ab, wobei die Kurvenbahn 29 an
der Kupplung 13 zugekehrten Stirnseite der Schalthülse 23 in
Radialabstand voneinander konzentrisch zueinander angeordnet ist.
Wird der Designring 24 über die
beiden ersten Einstellpositionen hinaus weiter gedreht, so treten
die Kurvenbahnen 29 zurück
und die Blockierkeile 27 werden durch die Druckfedern 28 aus
dem zweiten Kupplungsteil 18 wieder ausgeschoben, sodass
nunmehr die Drehmomentkupplung 13 wirksam ist, deren maximal übertragbares
Drehmoment durch die Vorspannkraft der Kupplungsfeder 20 bestimmt
ist.
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Für die Betriebsart „Schlagbohren" wird die Werkzeugspindel 12 zusätzlich zu
ihrer Rotationsbewegung noch in eine axiale Hubbewegung mit geringem
axialen Hub versetzt. Hierzu ist eine ein Schlagwerk bildende Ratsche
mit zwei Ratschenteilen 31, 32 (1 und 14)
vorgesehen, von denen der ersten Ratschenteil 31 mit der
Werkzeugspindel 12 starr verbunden ist, während der
zweite Ratschenteil 32 im Kupplungsgehäuse 15 drehfest und
axial verschiebbar festgelegt ist. Eine Druckfeder 33 legt
dabei den zweiten Ratschenteil 32 an einem Anschlag 34 im
Kupplungsgehäuse 15 fest.
Die beiden Ratschenteile 31, 32 des in 14 in
Explosionsdarstellung zu sehenden Schlagwerks 30 werden
durch die Druckfeder 33 und eine weitere Druckfeder 35,
die sich zwischen der Werkzeugspindel 19 und dem Spindellager 35 anstützt, mit
ihren einander zugekehrten Ratschenverzahnungen in Eingriff gehalten. Der
von der Werkzeugspindel 12 bei der Rotation ausgeübter Axialhub
wird durch die axiale Höhe
der Ratschenverzahnungen bestimmt. Befindet sich der Designring 24 in
seiner ersten Einstellposition, so sind die beiden Ratschenteile 31, 32 über ihre
Ratschenverzahnungen miteinander in Eingriff. Das Schlagwerk 30 ist
eingeschaltet. Wird der Designring 24 in seine nächste Einstellposition
gedreht, so sorgt eine Verschiebemimik 37 dafür, dass die
Werkzeugspindel 12 soweit verschoben wird (in 1 nach rechts),
dass die beiden Ratschenteile 31, 32 außer Eingriff
sind, wie dies in 1 dargestellt ist. Beim Verschieben
der Werkzeugspindel 12 legt sich er zweite Ratschenteil 32 unter
der Kraft der Druckfeder 33 an den Anschlag 34 im
Kupplungsgehäuse 15 an, sodass
er der Verschiebebewegung der Werkzeugspindel 12 und damit
des ersten Ratschenteils 31 nicht folgen kann. Das Schlagwerk 30 ist
abgeschaltet. Die Werkzeugspindel 12 führt eine reine Rotationsbewegung
aus.
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Die
Verschiebemimik 37, die in 1 der Übersichtlichkeit
halber nur als Baueinheit dargestellt ist, ist in 13 in
Explosionsdarstellung zu sehen. Sie umfasst einen Lagertopf 38,
in dem das Spindellager 36 formschlüssig aufgenommen und durch
die Andruckfeder 35 an dem Topfboden angedrückt ist, einen
Kulissenring 39, der auf dem Kupplungsgehäuse 15 drehfest
sitzt, und einen Koppelring 40, der den Kulissenring 39 am
Umfang mit Segmenten 401 übergreift, die in der Schalthülse 23 formschlüssig aufgenommen
sind und eine drehfeste Verbindung zwischen Schalthülse 23 und
Koppelring 40 herstellen. Der Kulissenring 39 trägt auf seiner
dem Koppelring 40 zugekehrten Stirnfläche zwei Anheberampen 41,
die in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander angeordnet sind.
Jede Anheberampe 41 steigt in Umfangsrichtung gesehen von
der Ringfläche
des Kulissenrings 39 aus an und fällt zur Ringfläche hin
wieder ab. Der Koppelring 40, der auf der Ringfläche des
Kulissenrings 39 plan aufliegt, trägt im Bereich jeder Anheberampe 41 eine
Aussparung 42, wobei die Länger jeder Aussparung 42 größer ist
als sie Rampenlänge.
Der Lagertopf 38 übergreift
mit drei um gleiche Umfangswinkel gegeneinander versetzt angeordnete Pratzen 43 den
Koppelring 40 auf dessen vom Kulissenring 39 abgekehrten
Stirnfläche,
wobei die Pratzen 43 zugleich den Lagertopf 38 drehfest
im Kulissenring 39 festlegen.
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Eine
perspektivische Darstellung der zusammen gesetzten Verschiebemimik 37 zeigt 12.
In der dort dargestellten Position ragen die Anheberampen 41 am
Kulissenring 39 durch die Aussparungen 42 im Koppelring 40 hindurch
und der Koppelring 40 liegt plan auf dem Kulissenring 39 auf.
Nach dem vorstehend Gesagtem ist durch die Andruckfeder 35 die Werkzeugspindel 12 soweit
in 1 nach rechts verschoben, dass die Ratschenteile 31, 32 miteinander in
Eingriff sind und der zweite Ratschenteil 32 vom Anschlag 34 abgehoben
ist. Die Betriebsart „Schlagbohren" ist eingeschaltet,
wobei durch die entsprechende Darstellung der Schalthülse 23 die
Blockierkupplung eingerückt
ist. Wird nunmehr der Designring 24 in seine zweite Einstellposition
gedreht, so schiebt sich der Koppelring 40 auf die Anheberampe 41,
wobei der Lagertopf 38 über
die Pratzen 43 eine Axialverschiebung gegen die Kraft der
Andruckfeder 35 erfährt.
Das an einer Schulter der Werkzeugspindel 12 (1)
sich abstützende
Spindellager 36 verschiebt die Werkzeugspindel in 1 nach
rechts. Die Axialverschiebung, die durch die axiale Höhe der Anheberampen 41 bestimmt
ist, ist so bemessen, dass die Ratschenteile 31, 32 außer Eingriff
geraten und der zweite Ratschenteil 32 sich an den Anschlag 34 anlegt.
Die Betriebsart „Bohren" ist eingestellt,
wobei durch entsprechende Drehstellung der Schalthülse 23 weiterhin
die Blockierkupplung eingelegt bleibt. Wird der Designring 24 aus
dieser zweiten Einstellposition in weitere Einstellpositionen weiter
gedreht, so vermag der mitdrehende Koppelring 40 die Anheberampen 41 nicht
mehr zu verlassen, sodass in allen weiteren Drehstellungen des Designrings 24 das Schlagwerk 30 unwirksam
ist. Gleichzeitig sind in diesem Drehbereich die Kurvenbahnen 29 an
der Schalthülse 23 so
ausgeführt,
dass die Blockierkeile 27 durch ihre Druckfedern 28 aus
dem zweiten Kupplungsteil 18 wieder ausgeschoben sind,
damit die Blockierkupplung ausgerückt und die Drehmomentkupplung 13 wirksam
ist.
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Die
Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So
ist die Reihenfolge in der Anordnung der Einstellpositionen des Einstellglieds 14 für die Betriebsarten „Schlagbohren", „Bohren" und Drehmomentvorwahl
nicht zwingend. Bei entsprechend anderer Ausführung der Verschiebemimik 37 können die
Einstellpositionen nicht unbedingt vor der Gruppe der Einstellpositionen
für die
Drehmomentvorgabe liegen, obwohl diese für die Entlastung der Kupplungsfeder 20 in
diesen beiden Betriebsarten von Vorteil ist. Nimmt man eine gewisse
Kupplungsfederbelastung in Kauf, so können beispielsweise auch weitere
Einstellpositionen für
die Betriebsarten „Bohren" und/oder „Schlagbohren" zwischen der Gruppe
der Drehmoment-Einstellpositionen
eingestreut werden. Dadurch können
kürzere Umschaltwege
für das
Einstellglied 14 erreicht werden.