DE3807308A1 - Sicherheitsrutschkupplung eines elektrowerkzeuges mit radialer wirkungsweise - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitskupplung für Elektrowerkzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Durch eine solche Sicherheitskupplung wird zum einen einer Verletzung der Bedienungsperson beim Blockieren der Arbeits­ spindel des Elektrowerkzeugs vorgebeugt und zum andern der An­ triebsmotor vor Überlastung geschützt. Bekannte Sicherheits­ kupplungen dieser Art wirken axial und sind beispielsweise mit Druck- oder Tellerfedern ausgerüstet oder als Reibkupplungen ausgebildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zwecks Erzielung einer kurzen Baulänge und einer kompakten Bauweise von Elektrowerkzeugen der gattungsgemäßen Art eine Sicherheits­ kupplung zu schaffen, die vergleichsweise nur eine sehr geringe axiale Ausdehnung aufweist und kleinvolumig ist. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung, die ein handgeführtes Elektrowerkzeug in Form eines elektropneuma­ tisch arbeitenden Drehschlag-Bohrhammers schematisch ver­ anschaulicht, erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Getriebe- und Werkzeugaufnahmeteil des Bohrhammers,

Fig. 2 einen Ausschnitt mit einem außer Eingriff mit der Arbeitsspindel (Spindelhülse) befind­ lichen Kupplungselement,

Fig. 3 einen Ausschnitt entsprechend Fig. 2, jedoch mit in eine korrespondierende Ausnehmung in der Arbeitsspindel eingreifendem Kupplungselement,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Sicherheitskupplung.

Beim Drehschlagbohrhammer gemäß Fig. 1 steht das an der Anker­ welle 1 des nicht dargestellten Antriebsmotors angebrachte Ritzel 2 im Eingriff mit einem fest auf der Vorgelegewelle 3 sitzenden Zahnrad 4. Drehbar auf der auf diese Weise angetrie­ benen Vorgelegewelle und räumlich vor dem Zahnrad 4 ist die Nabe 5 eines Taumeltriebs angeordnet. Der Taumeltrieb weist neben der Nabe 5 ein auf dieser zur Längsachse der Vorgelege­ welle geneigt angeordnetes Kugellager 6 mit Außenring 6′ auf, an dem ein sich radial erstreckender Zapfen 8 angebracht ist, der in eine Führungsaufnahme 9 eines als Hohlkolben ausge­ bildeten Antriebskolbens 10 eingreift und diesen bei Drehung der Nabe 5 des Taumeltriebs in eine Hin- und Herbewegung versetzt.

Im Antriebskolben 10 ist ein Schlagkörper 11 frei beweglich unter­ gebracht, der im Drehschlagbohrbetrieb auf einen Döpper 12 ein­ wirkt, welcher seinerseits die hintere Stirnfläche des in der Werkzeugaufnahme befindlichen Werkzeugs beaufschlagt, das durch die Arbeitsspindel 13 in Drehung versetzt wird. Die Arbeits­ spindel 13 steht unter der Wirkung einer Rückstellkraft, die durch eine Druckfeder 14 aufgebracht wird, die einerseits an einem bundförmigen Ansatz 15 im Getriebegehäuse 16 und anderer­ seits an einer Ringscheibe 17 anliegt, die sich an einer Stirn­ fläche der Arbeitsspindel abstützt und durch einen in einem Ein­ stich der Arbeitsspindel angebrachten Sicherungsring 18 an einer Axialverschiebung gehindert ist.

Der Antrieb der mittels eines Rollenlagers 19 drehbar im Getriebe­ gehäuse gelagerten und axial verschiebbaren Arbeitsspindel er­ folgt durch ein Zahnrad 20, das mit der Arbeitsspindel 13 keilverzahnt ist und mit einem Vorgelegewellenzahnrad 21 im Eingriff steht, welches sich über eine Feder 22 am abtriebs­ seitigen Lager 23 der Vorgelegewelle abstützt.

Auf der Vorgelegewelle 3 ist frei drehbar und axial verschiebbar eine Kupplungshülse 24 angeordnet, die eine flanschartige Er­ weiterung 24′ aufweist, welche in eine Umfangsnut 25 der Arbeits­ spindel eingreift und in dieser Nut beweglich geführt ist. Die Kupplungshülse 24 ist an ihrer der Nabe 5 des Taumeltriebs zugewandten Stirnfläche auf einem inneren und auf einem äußeren Radius bzw. auf entsprechenden Umfangslinien mit erhabenen Kupp­ lungselementen 26 und 27 versehen. Dabei sind die inneren Kupplungselemente 26 in axialer Richtung gesehen kürzer bemessen, als die auf dem äußeren Radius befindlichen Kupplungselemente 27. Mit den inneren Elementen 26 der Kupplungshülse wirken Kupplungselemente 28 eines Mitnehmers 29 zusammen, der fest auf der Vorgelegewelle 3 angebracht ist und in eine Ausdrehung in der Nabe 5 des Taumeltriebs hineinragt. Anstelle einer derartigen Klauenkupplung können auch andere Kupplungen zur Anwendung kommen, beispielsweise eine Kegelkupplung. Den äußeren Kupplungselementen 27 der Kupplungshülse 24 sind korrespondierende Kupplungselemente 27′ in der Stirnfläche der Nabe 5 des Taumel­ triebs zugeordnet. An ihrer gehäuseseitigen Stirnfläche ent­ hält die Kupplungshülse 24 Bremsnocken 30, den ein im Gehäuseteil 16 angebrachter Anschlag 32 zugeordnet ist.

In der im unteren Teil der Fig. 1 dargestellten Lage der Arbeits­ spindel 3, in welche sie durch Axialverschiebung beim Andrücken des Werkzeugs an den zu bearbeitenden Gegenstand unter Überwin­ dung der Rückstellkraft der Druckfeder 14 gelangt ist, stehen die inneren Kupplungselemente 26 der Kupplungshülse 24 im Eingriff mit den korrespondierenden Kupplungselementen im Mitnehmer 29, und die äußeren Kupplungselemente 27 wirken mit den Kupplungs­ elementen in der Nabe 5 des Taumeltriebs zusammen. Dadurch wird die Kupplungshülse 24 über den Mitnehmer 29 in Drehung versetzt und überträgt diese Drehbewegung auf die Nabe 5 des Taumeltriebs, welcher damit in Funktion ist.

Beim Wegfall des Anpreßdrucks, z.B. wenn eine Bohrung fertig ist und/oder die Drehschlagbohrmaschine vom zu bearbeitenden Gegen­ stand bzw. Werkstück entfernt wird, wird die Arbeitsspindel 3 von der Druckfeder 14 nach vorne gedrückt. Diese Position der Arbeits­ spindel ist in der oberen Hälfte der Fig. 1 festgehalten. Damit gleitet auch die Kupplungshülse 24 in die in Fig. 1 unterhalb der Vorgelegewelle dargestellte Lage, in welcher sich ihre inneren Kupplungselemente 26 außer Eingriff mit den korrespondierenden Elementen des Mitnehmers 29 befinden. Die längeren äußeren Kupp­ lungselemente 27 der Kupplungshülse 24 verbleiben hingegen im Eingriff mit den korrespondierenden Elementen 27′ an der Nabe 5 des Taumeltriebs, so daß die Kupplungshülse 24 und die Nabe 5 des Taumeltriebs relativ zueinander nicht verdrehbar sind.

In dieser Lage der Kupplungshülse ist der Taumelantrieb abge­ schaltet und es wirken nur noch die Reibkräfte zwischen Vorgelege­ welle 3, Kupplungshülse 24 und der Nabe 5 des Taumeltriebs, ferner zwischen den beiden Stirnflächen dieser Nabe.

Wenn die Bohrspindel ihre vordere Endlage erreicht hat, kommen die Bremsnocken 30 der Kupplungshülse 24 zur Anlage an den Anschlag 32, der hier als in das Gehäuse 16 eingelassener Stift ausge­ bildet ist. Dadurch wird die Kupplungshülse 24 mit der Nabe 5 des Taumeltriebs zum Stillstand gezwungen, so daß das Schlagwerk sicher abgeschaltet ist. Der Drehschlagbohrhammer arbeitet somit im Leerlauf mit stillgesetztem Schlagwerk. Anstelle von mit einem An­ schlagstift zusammenarbeitenden Bremsnocken kann auch eine Frik­ tionsbremse oder ein federndes, radial wirkendes Druck­ element verwendet werden.

Zum Umschalten in den Betriebszustand "Bohren" wird ein Bügel 33, der mittels einer Feder um einen Stift schwenkbar ist, in den Zwischenraum 36 zwischen den an der Arbeitsspindel 13 ange­ ordneten Axiallagern 38, 38′ und der Gehäuselagerung 37 einge­ schoben. Dadurch wird die Arbeitsspindel zwangsweise in ihrer vorderen Lage gehalten und kann beim Andrücken des Werkzeugs an ein Werkstück nicht nach hinten in die Einkupplungsposition für die Kupplungshülse 24 gelangen. Damit ist das Schlagwerk wie im Leerlauffall der Drehschlagbohrmaschine außer Funktion und sicher stillgesetzt.

Wie insbesondere aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich ist, weist der Körper 39 des Antriebszahnrads 20 einen Hohlraum 40 auf, in welchem die Sicherheitskupplung untergebracht ist. Die letztere besteht aus einer Anzahl Kupplungsglieder 41 und einer geschlitzten Ringfeder 42. Beim Ausführungsbeispiel sind die Kupplungsglieder als Rollen ausgebildet, sie können jedoch auch eine andere Form, zum Beispiel Kugelform, besitzen. Die An­ zahl der Kupplungsglieder ist in Grenzen frei wählbar, bei der Kupplung gemäß Fig. 4 sind deren sechs vorhanden. Eben­ so kann die Form und Ausgestaltung der Ringfeder, welche auf die Kupplungselemente eine zum Mittelpunkt hinstrebende Kraft ausübt, entsprechend den jeweiligen Voraussetzungen bzw. Anforderungen gewählt werden.

Die Kupplungsglieder 41 sind in passende Aussparungen 43 im Antriebszahnrad 20 für die Arbeitsspindel 13 eingelegt und greifen in korrespondierende Ausnehmungen 44 in der Arbeitsspindel 13 ein, wobei sie durch die Ringfeder 42 nach innen gedrückt werden, so daß ein sicherer Eingriff der Kupplungsglieder 41 in die Ausnehmungen 44 (Nuten) der Arbeitsspindel 13 gewährleistet ist. Im Eingriffsfall der Kupplungsglieder 41 in die Ausnehmungen 44 der Arbeitsspindel 13 wird somit das Antriebsdrehmoment über die Kupplungsglieder 41 auf die Arbeitsspindel 13 übertragen.

Kommt es während eines Arbeitsvorgangs zu einer Blockierung der Arbeitsspindel 13 und übersteigt das Drehmoment einen vorgesehenen Grenzwert, so wird die Zentripetalkraft der Ring­ feder 42 überwunden, so daß die Kupplungsglieder 41 entlang der Schräge 44′ der nutförmigen Ausnehmungen 44 in der Arbeitsspindel 13 außer Eingriff kommen, da sie im Antriebszahnrad 20 entsprechende radiale Bewegungsfreiheit haben und daher nach außen ausweichen können.

Die Kupplung kommt dann zum Überratschen. Damit ist die mechanische Verbindung zwischen dem Antrieb des Drehschlagbohr­ hammers und der Arbeitsspindel 13 unterbrochen und eine Über­ tragung des Blockiermoments auf den Bohrhammer unterbunden.

Da sich eine nach der Erfindung konzipierte Kupplung praktisch inner­ halb eines ohnehin vorhandenen Bauteils, im vorliegenden Fall innerhalb eines Zahnradkörpers, unterbringen läßt, trägt sie mit zur Erzielung einer kurzen und kompakten sowie auch wirt­ schaftlichen Bauweise eines Elektrowerkzeugs bei.

Claims (5)

1. Sicherheitskupplung für Elektrowerkzeuge, die im Bereich des Antriebszahnrads für die Arbeitsspindel und der letzteren angebracht ist und bei an der Arbeitsspindel angreifendem überhöhtem Drehmoment deren mechanische Trennung vom Antrieb des Elektrowerkzeugs selbsttätig bewirkt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplung wenigstens zum Teil in einem Hohlraum (40) des Körpers (39) des Antriebszahnrads (20) für die Arbeitsspindel (13) untergebracht und radial wirk­ sam ist.

2. Sicherheitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Aussparungen (43) im Antriebszahnrad (20) für die Arbeitsspindel (13) eingelegte Kupplungsglieder (41) enthält, die in Ausnehmungen (44) der Arbeitsspindel (13) eingreifen und unter zentripetaler Federspannung stehen.

3. Sicherheitskupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (44) in der Arbeits­ spindel (13) als abgeschrägte Nuten ausgebildet sind und die Federspannung durch eine die Kupplungsglieder (41) umgebende Ringfeder (42) aufgebracht ist.

4. Sicherheitskupplung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsglieder (41) gleichmäßig am Umfang der Arbeitsspindel (13) verteilt angeordnet sind.

5. Sicherheitskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebszahnrad (20) eine größere Anzahl Aussparungen (43) enthält als Kupplungs­ glieder (41) vorhanden sind.