DE19809133A1

DE19809133A1 - Handwerkzeugmaschine, insbesondere Bohrschrauber

Info

Publication number: DE19809133A1
Application number: DE19809133A
Authority: DE
Inventors: Thomas Mayer
Original assignee: Scintilla AG
Current assignee: Scintilla AG
Priority date: 1998-03-04
Filing date: 1998-03-04
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2018-03-05
Also published as: GB2334910A; JPH11285986A; DE19809133B4; SE9900729L; GB2334910B; GB9904008D0; SE520263C2; JP4717971B2; US6142243A; SE9900729D0

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Aus der DE 296 01 129 U1 ist bereits eine als Bohrschrauber ausgebildete Handwerkzeugmaschine bekannt, die eine zwischen Antriebsmotor und Werkzeugaufnahme angeordnete Kupplung aufweist, die zur Übertragung unterschiedlich hoher Drehmomente ausgebildet ist. Die Kupplung weist zwei Kupplungsteile auf, die zur Drehmomentübertragung mittels Übertragungsgliedern drehschlüssig verbunden werden. An einem der Kupplungsteile sind als Übertragungsglieder Kugeln vorgesehen, die in entsprechende Rastausnehmungen im anderen Kupplungsteil eingreifen. Die Kugeln sind in Eingriffsrichtung mit einer einstellbaren Vorspannkraft beaufschlagt. In der Eingriffstellung erfolgt die Drehmomentübertragung zwischen den Kupplungsteilen über Übertragungsflächen, in denen sich die Übertragungsglieder gegenseitig berühren. Die Übertragungsflächen sind dabei derart zu einer Drehrichtung der Kupplung angeordnet, daß sich in Abhängigkeit des Drehmomentes eine Kraft in Richtung des Ausrückens der Übertragungsglieder ergibt, die der Vorspannkraft entgegenwirkt. Übersteigt die Ausrückkraft die Vorspannkraft, kommt es zu einem Ausrücken der Kupplung und damit zu einer Unterbrechung der Drehmomentübertragung.

Die bekannte Kupplung hat den Nachteil, daß mit zunehmenden Drehmoment größere Vorspannkräfte bereitgestellt werden müssen, die von den Kupplungsteilen aufzunehmen sind. In der Betriebsstellung Bohren, in der ein Überrasten der Kupplung unerwünscht ist, müssen dann von den Kupplungsteilen besonders hohe Ausrückkräfte aufgenommen werden, was eine entsprechende Auslegung der Handwerkzeugmaschine erforderlich macht.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß ein kombinierter Betrieb einerseits mit Drehmomentvorgabe, wie sie bei Verwendung der Handwerkzeugmaschine als Schrauber gefordert wird, und andererseits mit starrer bzw. nahezu starrer Drehmomentkupplung, wie sie beim Bohren bzw. Schlagbohren gefordert wird, möglich ist, ohne daß hohe Ausrückkräfte auf die Übertragungsglieder bzw. auf die Kupplungsteile wirken. Es erübrigt sich dann die Auslegung der Kupplung auf hohe Ausrückkräfte, was eine kostengünstigere Bauweise ermöglicht.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine möglich.

Besonders vorteilhaft ist die Anordnung von Übertragungsgliedern eines der Kupplungsteile an einem Übertragungsring. Auf diese Weise wird die Montage der Übertragungsglieder erheblich erleichtert, da anstelle einer Vielzahl von einzelnen Teilen lediglich ein einziger Ring einzusetzen ist.

Vorteilhaft ist auch die Ausbildung von Übertragungsgliedern einstückig an einem Hohlrad eines Planetengetriebes. Durch diese Anordnung wird die Montage zusätzlich erleichtert.

Indem die Blockierglieder zusätzlich zu den Übertragungsgliedern in ihre Eingriffstellung bringbar sind, kann die drehstarre Kopplung der Kupplungsteile aus jeder beliebigen Drehmomenteinstellung der Überrastkupplung heraus zugeschaltet werden.

Vorteilhaft ist es auch, wenn die Blockierglieder mit zur Drehrichtung der Kupplung schräg stehenden Blockierflächen versehen sind, die bei höheren Drehmomentwerten gegenüber den Übertragungsflächen der Übertragungsglieder ausrasten. Auf diese Weise läßt sich die Funktion einer Sicherheitsabschaltung durch die Blockierglieder realisieren.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ausschnittsweise eine als Bohrschrauber ausgebildete Handwerkzeugmaschine im Längsschnitt, Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Kupplung der Handwerkzeugmaschine nach Fig. 1, teilweise aufgeschnitten, Fig. 3 eine Explosionsdarstellung der Kupplung nach Fig. 2 mit Teilen eines Einstellgliedes, Fig. 4 ausschnittsweise eine perspektivische Darstellung eines Kupplungsteils der Kupplung nach Fig. 2, Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines anderen Kupplungsteils der Kupplung nach Fig. 2 in zwei verschiedenen Ansichten, Fig. 6 eine perspektivische Darstellung der Kupplung nach Fig. 2 mit Teilen des Einstellgliedes nach Fig. 3, teilweise aufgeschnitten, Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines Blockierschiebers der Kupplung in zwei verschiedenen Ansichten, Fig. 8 schematisch eine Blockierkupplung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und Fig. 9 eine Steuerkurve der Kupplung nach Fig. 8.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in Fig. 1 ausschnittsweise im Längsschnitt dargestellte Handwerkzeugmaschine kann als Bohrmaschine, als Schlagbohrmaschine oder 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 Werkzeugspindel 12 antreibt. Die Werkzeugspindel 12 trägt endseitig einen Gewindezapfen 121, auf dem ein Werkzeughalter, insbesondere ein Bohrfutter, aufschraubbar ist, der zur Befestigung von Bohrern, Schlagbohrern oder verschiedenen Schraubwerkzeugen dient. In der Antriebskette zwischen Elektromotor und Werkzeugspindel 12 ist eine Drehmomentkupplung 13 angeordnet, deren maximal übertragbares Drehmoment mittels eines Einstellgliedes 19 vorwählbar ist.

Im einzelnen weist die Kupplung 13 ein erstes Kupplungsteil 15 auf, an dem stirnseitig ein Übertragungsring 16 drehfest und axial verschieblich gehalten ist. Ein zweites Kupplungsteil 18 wird von einem Hohlrad 17 des als Planetengetriebe ausgebildeten Getriebes 11 gebildet.

Erstes Kupplungsteil 15 und zweites Kupplungsteil 18 stehen miteinander in drehschlüssigem Eingriff. Am Übertragungsring 16 stirnseitig angeordnete, bogenförmige erste Übertragungsglieder 161 greifen hierzu in stirnseitige, korrespondierende Ausnehmungen 182 am zweiten Kupplungsteil 18 ein. Die Ausnehmungen 182 sind in Drehrichtung der Kupplung 13 von zweiten Übertragungsgliedern 181 (siehe Fig. 2 und 4) seitlich begrenzt. Das Ineinandergreifen der Übertragungsglieder 161, 181 wird von einer Kupplungsfeder 20 bewirkt, die sich einerseits an Klauen 162 des Übertragungsrings 16 und andererseits am Einstellglied 19 abstützt und den Übertragungsring 16 in Einrückrichtung der Kupplung 13 vorspannt. Das Einstellglied 19 ist mit dem ersten Kupplungsteil 15 über ein Gewinde 151 verbunden. Durch Verdrehen des Einstellgliedes 19 gegenüber dem ersten Kupplungsteil 15 läßt sich das Einstellglied 19 in Richtung auf eine in Fig. 1 gestrichelt dargestellte Axialstellung bringen, in der die Kupplungsfeder 20 komprimiert ist und somit eine höhere Vorspannung auf den Übertragungsring 16 ausübt. Durch Drehen des Einstellringes 19 ist damit das über die Kupplung übertragbare Drehmoment einstellbar.

Im Beispielfall dient die Kupplung 13 zur Herstellung einer drehschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten Kupplungsteil 15 und dem Hohlrad 17. Nur bei eingerückter Kupplung 13 läßt sich ein Drehmoment von einem Sonnenrad 11a des Getriebes 11 über Planetenräder 21, Planetenradhalter 21a auf einen Planetenradträger 22 übertragen. Das Hohlrad 17 ist gegenüber einem Getriebegehäuse 24 hierzu drehbar gelagert. Das erste Kupplungsteil 15 ist als Kupplungsgehäuse 25 ausgebildet. Das Kupplungsgehäuse 25 ist drehfest mit dem Getriebegehäuse 24 und dem Maschinengehäuse 10 verbunden. Die erfindungsgemäße Kupplung 13 kann jedoch prinipiell auch zwischen zwei verdrehbaren Teilen im Antriebsstrang angeordnet sein.

Von dem Planetenradträger 22 wird das Drehmoment über eine hier nicht näher zu beschreibende Klauenkupplung 26 auf die Werkzeugspindel 12 übertragen. Auf der Werkzeugspindel 12 sitzt drehfest und axialfest eine Rastenscheibe 31, die mit einem drehfest und axial verschiebbar im Kupplungsgehäuse 25 untergebrachten Rastenrad 32 ein Schlagwerk 30 bildet, das erforderlichenfalls zugeschaltet werden kann und die Werkzeugspindel 12 dann schlagend beaufschlägt.

In Fig. 2 ist die Kupplung 13 in perspektivischer Darstellung teilweise geschnitten gezeigt. Man erkennt das Einstellglied 19, welches in das Gewinde 151 im Kupplungsgehäuse 25 eingreift, das auf seiner dem Einstellglied 19 abgewandten Seite das erste Kupplungsteil 15 bildet. Die Kupplungsfeder 20, die sich am Einstellglied 19 abstützt, wirkt auf die Klauen 162 des Übertragungsrings 16 (in Fig. 2 aufgeschnitten), der in Eingriff mit den zweiten Übertragungsgliedern 181 am zweiten Kupplungsteil 18 steht. Am zweiten Kupplungsteil 18 sind Zähne 171 erkennbar, die zum Hohlrad 17 gehören.

In Fig. 3 ist das Kupplungsgehäuse 25 mit dem Gewinde 151 gezeigt. In der Explosionsdarstellung von Fig. 3 ist das mit dem geeigneten Gegengewinde 191 versehene Einstellglied 19 dargestellt, das an seinem Außenumfang angeordnete Mitnahmeelemente 38 trägt, über die das Einstellglied 19 mittels einer Verstellhülse 23 drehbar ist.

In Fig. 4 ist das Hohlrad 17 erkennbar mit den Zähnen 171 und dem stirnseitig angeordneten, durch die zweiten Übertragungsglieder 181 und die dazwischenliegenden Ausnehmungen 182 gebildeten zweiten Kupplungsteil 18. Die zweiten Übertragungsglieder 181 sind seitlich mit schräg zur Drehrichtung stehenden Übertragungsflächen 181a versehen, an denen die ersten Übertragungsglieder 161 abgleiten können.

In den Fig. 5a, 5b sind zwei Ansichten des Übertragungsringes 16 gezeigt, der die bogenförmigen Übertragungsglieder 161 trägt. Die Übertragungsglieder 161 bilden ihrerseits Übertragungsflächen 161a. Rückseitig der Übertragungsglieder 161 sind drei Klauen 162 zu erkennen, über die die Federkraft als Vorspannkraft auf den Übertragungsring 16 aufgebracht wird. Anstelle eines einstückigen Übertragungsrings 16 mit mehreren Übertragungsgliedern 161 könnten auch mehrere, z. B. mit getrennten Klauen 162 versehene Übertragungsglieder, z. B. Überrastkugeln, drehfest am ersten Kupplungsteil 15 vorgesehen sein.

In Fig. 6 sind zwei zusätzliche Blockierschieber 27 erkennbar, die im ersten Kupplungsteil 15 in einem Ringbund 15a axial verschiebbar gelagert sind. Die Blockierschieber 27 werden jeweils von einer Feder 28 in Richtung auf das Einstellglied 19 vorgespannt. Die Federn 28 stützten sich jeweils einerseits an einem Vorsprung 15b des Kupplungsteiles und andererseits an den Blockierschiebern 27 ab. Die Federn 28 halten die Blockierschieber 27 dabei stets in Anlage an einer Kurvenbahn 29, die an der Verstellhülse 23 stirnseitig angebracht ist und die in Fig. 3 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Die Kurvenbahn 29 weist verschiedene Axiallagen auf, so daß beim Verdrehen der Verstellhülse 23 gegenüber dem ersten Kupplungsteil 15 die Blockierschieber 27 ebenfalls unterschiedlich Axialstellungen einnehmen.

In den Fig. 7a und 7b ist jeweils einer der Blockierschieber 27 in verschiedenen Ansichten gezeigt. In Fig. 7a ist eine Anschlagfläche 272 dargestellt, die der Abstützung an der Kurvenbahn 29 dient. Auf der abgekehrten Seite der Anschlagfläche 272 ist ein Lagerzapfen 273 für die Feder 28 erkennbar. Seitliche Führungsflächen 274 und 275 gestatten die axiale Verschiebbarkeit und sichern die Drehlage der Blockierschieber 27.

An den Blockierschiebern 27 ausgebildete erste Blockierglieder 271 sind in Fig. 7b erkennbar. Diese greifen zwecks Blockierung, d. h. zur drehstarren Drehmomentkopplung der Kupplung 13 zwischen zweiten Blockiergliedern 183 am zweiten Kupplungsteils 18 ein (siehe Fig. 4), wenn die Verstellhülse 23 mit der Kurvenbahn 29 in eine entsprechende Drehstellung gebracht wird. Die ersten Blockierglieder 271 haben dabei seitliche Blockierflächen 271a, b, die etwa senkrecht zur Drehrichtung des Hohlrades 17 liegen. Die zweiten Blockierglieder 183 sind seitlich ebenfalls mit korrespondierenden Blockierflächen 183a, b versehen, die senkrecht zur Drehrichtung liegen. Aufgrund der Lage der Blockierflächen 183a, b und 271a, b senkrecht zur Drehrichtung wird in ihrer Eingriffstellung keine Ausrückkraft auf die Blockierschieber 27 ausgeübt, d. h. die Blockierglieder 183, 271 bleiben unabhängig von dem übertragenen Drehmoment stets miteinander in Eingriff. Die Drehmomentabschaltung der Kupplung 13 ist somit unwirksam.

In den Fig. 8 und 9 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung prinzipiell dargestellt. Gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel gleiche und gleichwirkende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist der Blockierteil der Kupplung 13 zusätzlich mit der Funktion einer Sicherheitsabschaltung versehen. Die Blockierflächen 183a, b und 271a, b sind hierzu ähnlich den Übertragungsflächen 161a, 181a aus dem ersten Ausführungsbeispiel in einem spitzen Winkel zur Drehrichtung angeordnet, so daß bei einer Drehmomentübertragung eine axiale Kraftkomponente entsteht. Die Ausrichtung der Blockierflächen 183a, b und 271a, b ist dabei so gewählt, daß bei einem maximalen Drehmoment die Blockierglieder 183 und 271 ausrücken, so daß die Drehmomentübertragung unterbrochen wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die Blockierglieder 183, 271 schwerer überrasten als die Übertragungsglieder 161, 181.

Die Blockierschieber 27 werden von einer Einrückfeder 33 in Richtung auf die Einrückstellung der Blockierglieder 183, 271 beaufschlagt. Die Blockierschieber 27 sind mit einem Zapfen 34 versehen, der in eine umlaufende Steuernut 35 in der Verstellhülse 23 eingreift. Die Steuernut 35 hat in der Eingriffstellung der Blockierschieber 27 eine Verbreiterung 35a, die den Zapfen 34 das zum Überrasten erforderliche Axialspiel gibt. Zum Einstellen der Drehmomentabschaltung wird die Verstellhülse 19 in Umfangsrichtung verdreht, bis die Zapfen 34 beim Übergang aus der Verbreiterung 35a in die danebenliegende Steuernut 35 axial zurückgezogen werden, wobei die Blockierkupplung gelöst wird und die in Fig. 8 und 9 nicht dargestellte Drehmomentkupplung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel für das übertragbare Drehmoment bestimmend wirkt.

Claims

1. Handwerkzeugmaschine, insbesondere Bohrschrauber, mit einer Kupplung (13), die zur Übertragung unterschiedlich hoher Drehmomentwerte ausgebildet ist und die wenigstens zwei Kupplungsteile (15, 18) aufweist, die jeweils mit wenigstens einem Übertragungsglied (161, 181) drehfest verbunden sind, wobei die Übertragungsglieder (161, 181) mittels einer einstellbaren Vorspannkraft einer Kupplungsfeder (20) mit dem jeweiligen Übertragungsglied (181, 161) des anderen Kupplungsteils (18, 15) in drehschlüssigem Eingriff gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsteile (15, 18) zusätzlich zu den Übertragungsgliedern (161, 181) jeweils mit wenigstens einem Blockierglied (271, 183) drehfest gekoppelt sind, die im Bohr- bzw. Schlagbohrbetrieb zur Übertragung eines maximalen Drehmomentes miteinander in Eingriff bringbar sind.

2. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsglieder (161, 181) Übertragungsflächen (161a, 181a) zur Drehmomentübertragung aufweisen, die derart zur Drehrichtung der Kupplung (13) angeordnet sind, daß bei einer Drehmomentübertragung eine drehmomentabhängige Ausrückkraft entgegen der Kraft der Kupplungsfeder (20) auf die Übertragungsglieder (161, 181) wirkt.

3. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Kupplungsteil (15) eine Mehrzahl erster Übertragungsglieder (161) aufweist, die an einem Übertragungsring (16) ausgebildet sind, der von der Kupplungsfeder (20) in eine Eingriffstellung mit zweiten Übertragungsgliedern (181) eines zweiten Kupplungsteils (18) gedrängt wird.

4. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsring (16) drehfest und axial verschiebbar mit dem ersten Kupplungsteil (15) gekoppelt ist.

5. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kupplungsteil (15) von einem Kupplungsgehäuse (25) gebildet wird und das zweite Kupplungsteil (18) drehfest mit einem Hohlrad (17) eines Planetengetriebes verbunden ist.

6. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kupplungsteil (18) einstückig mit dem Hohlrad (17) verbunden ist, wobei eine Mehrzahl zweiter Übertragungsglieder (181) an einer Stirnseite des Hohlrades (17) vorgesehen sind.

7. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kupplungsfeder (20) einerseits am Übertragungsring (16) und andererseits an einem über ein Gewinde (151) gegenüber dem ersten Kupplungsteil (15) axial verschiebbaren Einstellglied (19) abstützt.

8. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockierglieder (271, 183) Blockierflächen (271a, b; 183a, b) zur Drehmomentübertragung haben, die derart zur Drehrichtung der Kupplung (13) angeordnet sind, daß bei der Drehmomentübertragung im wesentlichen keine drehmomentabhängige Ausrückkraft auf die Blockierglieder (271, 181) wirkt.

9. Handwerkzeugmaschine nach Anspruche 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockierglieder (271, 183) zusätzlich zu den Übertragungsgliedern (161, 181) in ihre Eingriffstellung bringbar sind.

10. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockierflächen (271a, b; 183a, b) etwa quer zur Drehrichtung der Kupplung (13) liegen.

11. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß erste Blockierflächen (271a,b) an wenigstens einem Blockierschieber (27) ausgebildet sind, der gegenüber einem ersten Kupplungsteil (15) verschiebbar gelagert ist.

12. Handwerkzeugmaschine nach Anspruche 11, dadurch gekennzeichnet, daß zweite Blockierflächen (183a,b) an einem zweiten Kupplungsteil (18) ausgebildet sind.

13. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Blockierschieber (27) jeweils von einer Feder (28) gegen eine Kurvenbahn (29) an einer Verstellhülse (23) gedrängt wird.

14. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Verstellhülse (23) sowohl die Vorspannung der Kupplungsfeder (20), als auch das Ein- bzw. Ausrücken der Blockierglieder (183, 271) steuerbar ist.

15. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockierglieder (271, 183) Blockierflächen (271a, b; 183a, b) zur Drehmomentübertragung haben, die derart zur Drehrichtung der Kupplung (13) angeordnet sind, daß bei der Übertragung eines maximal zulässigen Drehmomentes ein Überrasten der Blockierglieder (271, 183) erfolgt.