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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Elektrowerkzeuge und im Besonderen
auf einen Schlagantriebsmechanismus für ein Elektrowerkzeug.
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Eine
Schlagbohrmaschine bzw. ein Bohrhammer ist eine Ausführung eines
Elektrowerkzeuges, die einen Schlagantriebsmechanismus oder Schlagwerkmechanismus
umfasst. Normalerweise umfasst der Schlagwerkmechanismus erste und zweite
Nockenelemente, die ineinander greifende Ratschenflächen und
eine Feder aufweisen, um die Nockenelemente und die Ratschenflächen außer Eingriff
zu bringen. Eine von außen
aufgebrachte Vorspannkraft ist zum Überwinden der Federvorspannung
erforderlich, um das In-Eingriff-Bringen
der Ratschenflächen
zu bewirken. Das erste Nockenelement ist normalerweise mit einer
Drehspindel verbunden und wird relativ zu einem zweiten Nockenelement
gedreht, das am Schlagbohrmaschinengehäuse in Bezug auf die Drehrichtung
fest arretiert ist, um ein Sperrgetriebe bereitzustellen. Die Relativdrehung bewirkt,
dass die Nockenelementflächen
sich verschieben, wodurch bewirkt wird, dass das zweite Nockenelement
sich trennt und sich relativ zum ersten Nockenelement axial verschiebt,
und zwar in dem Maße,
wie die äußere Kraft überwunden
wird. Nachdem die Spitzen der Ratschenflächen einander passiert haben,
bewirkt die kontinuierlich aufgebrachte äußere Vorspannkraft, dass die
Ratschenflächen wieder
ineinander greifen, wodurch ein Schlag bereitgestellt wird.
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Ein
Drehbohrhammer ist eine weitere Ausführung eines Elektrowerkzeuges,
die einen Schlagwerkmechanismus umfasst. Dieser Schlagwerkmechanismus
umfasst normalerweise eine frei schwebende Schlagmasse, die von
einem Hubkolben pneumatisch angetrieben wird.
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Ein
Problem bei der oben beschriebenen Schlagbohrmaschine ist, dass
normalerweise die Ratschenflächen
einen flachen Steigungswinkel aufweisen und, weil eine hohe äußere Vorspannkraft
für das
effektive Schlagen benötigt
wird, eine hohe Drehreibungskraft entwickelt wird, was den Betriebsvorgang
des Hämmerns
ineffizient macht.
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Ein
weiteres Problem bei der oben beschriebenen Schlagbohrmaschine besteht
darin, dass die Nockenelemente im Allgemeinen eine große Anzahl von
Ratschenflächen
(10–20)
aufweisen. Dies verringert die Schlagenergie pro Schlag (bedingt
durch eine große
Schlagzahl für
eine gegebene Eingangsenergiemenge).
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Ein
wieder anderes Problem bei der oben beschriebenen Schlagbohrmaschine
ist, dass dadurch, dass die Schlagaufnahme-Ratschenflächen mit
einem radialen Abstand zur Achse der Spindel und des Werkzeugteils
angeordnet sind, die Schlagenergie in einem radialen Abstand von
der Achse der Spindel und von der Achse des Werkzeugteils übertragen wird,
was zu einer ineffizienten Energieübertragung auf das Werkzeugteil
führt.
Weil außerdem
die Schlagaufnahme-Ratschenflächen
einen Winkel zur Achse aufweisen, bewirkt eine Querschlagkraft ein nicht
erforderliches Moment an den Nockenelementen und eine weitere Verringerung
der Energieübertragung
auf das Werkzeugteil.
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Ein
weiteres Problem bei der oben beschriebenen Schlagbohrmaschine ist,
dass für
den effektiven Betrieb und für
die Erzeugung der Schläge
der Schlagwerkmechanismus eine beträchtliche Axialkraft benötigt, die
vom Bediener aufgebracht werden muss, um den Mechanismus so vorwärts zu beschleunigen,
dass der Kontakt zwischen den Ratschenflächen aufrechterhalten wird.
Der Bediener wird zum Teil des Schlagwerkmechanismus und beeinflusst
dadurch den Betrag der entwickelten Schlagenergien und die Häufigkeit
der Schläge.
Wenn beispielsweise der Bediener eine ungenügende Axialkraft aufbringt,
können
einige der Ratschenflächen, während die
Nockenelemente sich trennen und sich drehen, übersprungen werden, was die
Zahl der Schläge
pro Drehung verringert. Außerdem
bestimmt die Aufbringung der Axialkraft durch den Bediener den Betrag
der Schlagenergie, die sich aus einem gegebenen Betrag der Eingangsenergie
umwandeln lässt.
Da ferner die vom Bediener aufgebrachte Axialkraft Teil des mechanischen
Systems ist, ist eine konstante Aufbringung einer beträchtlichen
Axialkraft und eines entsprechenden Aufwandes erforderlich.
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Ein
weiteres Problem bei der oben beschriebenen Schlagbohrmaschine ist,
dass zum Ermöglichen
der Spindeldrehung ohne Hämmerfunktion,
der Schlagwerkmechanismus einen Mechanismus umfasst, der im Allgemeinen
zahlreiche Zusatzbauteile erfordert, um zu verhindern, dass die
Spindel sich axial verschiebt und/oder um zu verhindern, dass die Ratschenteile
sich berühren,
während
die Spindel sich dreht. Diese Zusatzbauteile erhöhen die Kosten und die Komplexität des Schlagwerkmechanismus.
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Ein
wieder anderes Problem bei der oben beschriebenen Schlagbohrmaschine
ist, dass, normalerweise, die Drehzahl und das Drehmoment der Spindel
für das
Hämmern
und Bohren in Mauerwerksmaterialien für große Zubehörteile, die für sonstige
Materialien eingesetzt werden, ungeeignet sind. Als Folge davon
wird ein sekundärer
Zahnradsatz, für
die Drehzahl- und die Drehmomentauswahl durch den Bediener, als
Option bei der Schlagbohrmaschine erforderlich. Die falsche Anwendung
dieser Option kann die Leistung des Zubehörs verringern und die Lebensdauer
für den
Schlagwerkmechanismus reduzieren.
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Ein
weiteres Problem bei der oben beschriebenen Schlagbohrmaschine ist,
dass dadurch, dass eines der Nockenelemente in Bezug auf die Drehrichtung
fest arretiert ist, die Zahl der Schläge pro Spindeldrehung und das
resultierende Schlagmuster am Werkstück, bei einem gegebenen Werkzeugteil,
nur durch die Anzahl der Ratschenzähne bestimmt wird. Die Kombination
aus Schlagmuster, Häufigkeit
und Energie lässt
sich für
das Schneiden des Werkstückmaterials
nicht optimieren.
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Ein
Problem beim oben beschriebenen Drehbohrhammer ist, dass der Drehbohrhammer
hinsichtlich der Herstellung und Wartung teurer ist. Der Hämmermechanismus
des Drehbohrhammers weist mehrere kritische Bauteile auf und ist
komplexer und deshalb in Bezug auf ein mechanisches Versagen anfälliger.
Der Hämmermechanismus
des Drehbohrhammers macht die hohe Präzision und die Vermeidung der
Verschmutzung erforderlich, die für diese Systeme typisch ist.
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Ein
weiteres Problem beim oben beschriebenen Drehbohrhammer ist, dass
ein Teil des Schlagwerkmechanismus, wie z.B. eine Schubkurbel, eine Taumelscheibe
oder ein sonstiger sekundärer Schlagwerkantriebsmechanismus,
zum Gesamtmechanismus hinzukommt, der relativ groß und hinderlich
ist.
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Ein
wieder anderes Problem beim oben beschriebenen Drehbohrhammer ist,
dass die Schlagkraft von der Drehzahl des Motors abhängig ist. Wenn
speziell die Motordrehzahl verringert wird, werden die Geschwindigkeit
des Kolbens und die Kraft, die auf die Schlagmasse aufgebracht wird,
verringert. Als Folge davon wird bei niedrigeren Motordrehzahlen
die Schlagkraft des Hammermechanismus verringert. Solche Betriebsvorgänge mit
niedriger Drehzahl können
auftreten, wenn der Bediener die Motordrehzahl verringert, um genaue
Hämmerarbeiten
durchzuführen
oder um Arbeitsgänge
an einem zerbrechlichen Werkstück
auszuführen.
Betriebsvorgänge
mit niedriger Drehzahl können
auch die Folge sein, wenn der Betrieb (im Vergleich zu Betriebsvorgängen in
einem netzabhängigen
Modus) im netzunabhängigen Modus
mittels einer Akkuleistung erfolgt.
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Ein
Beispiel von einer bekannten Schlagbohrmaschine, die ein sich drehendes
Nockenelement und ein sich hin- und herbewegendes Nockenelement
zum Schlagen auf ein Werkzeugteil umfasst, ist in
US 3270821 offenbart. Genauer gesagt
ist das erste Nockenelement in einer Hülse befestigt, die über eine
Getriebebaugruppe mit der Antriebswelle eines Motors drehbar verbunden
ist. Der Betrieb des Motors zum Drehen der Antriebswelle treibt
somit die Hülse
und das erste Nockenelement, das in derselben befestigt ist, in
der Drehrichtung an. Das zweite Nockenelement, das eine Schlagfläche zum
In-Eingriff-Bringen am Werkzeugteil umfasst, um einen Schlag bereitzustellen,
wird nicht von dem Motor bzw. der Antriebswelle angetrieben, sondern
wird stattdessen im Gehäuse
für die
wechselseitige axiale, aber nicht drehende Bewegung gelagert. Das
erste und das zweite Nockenelement weisen gegenseitig ineinander
greifende Nockenlaufflächen
auf, die einen relativ flachen Steigungswinkel aufweisen. Die Drehung
des ersten Nockenelementes relativ zum in der Drehrichtung fest
arretierten zweiten Nockenelement bewirkt das wiederholte In-Eingriff-Bringen
und Außer-Eingriff-Bringen
der Nockenlaufflächen,
so dass das zweite Nockenelement axial hin- und herbewegt wird,
um einen Schlag auf das Werkzeugteil bereitzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen Antriebsmechanismus für ein Elektrowerkzeug
bereit, der die Probleme bei der Schlagbohrmaschine und dem Drehbohrhammer,
die oben beschrieben wurden, vermindert.
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Gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Antriebsmechanismus für ein Elektrowerkzeug
bereitgestellt, wobei das Elektrowerkzeug Folgendes umfasst: ein
Gehäuse;
einen Motor, der durch das Gehäuse
gelagert wird und sich mit einer Energiequelle verbinden lässt, wobei
der Motor eine in der Drehrichtung angetriebene Antriebswelle umfasst;
und ein Lagerungselement, das durch das Gehäuse gelagert wird, wobei das
Lagerungselement dafür
ausgelegt ist, ein Werkzeugteil so zu lagern, dass sich das Werkzeugteil
relativ zum Gehäuse
verschieben lässt,
wobei das Werkzeugteil eine Achse aufweist und durch das Elektrowerkzeug für die Arbeit
an einem Werkstück
angetrieben wird, wobei der Antriebsmechanismus zur Realisierung
einer Axialbewegung am Werkzeugteil dient, wobei der Antriebsmechanismus
Folgendes umfasst:
ein Antriebsmechanismusgehäuse, das
sich mit dem Gehäuse
des Elektrowerkzeuges verbinden lässt;
ein erstes Nockenelement,
das durch das Antriebsmechanismusgehäuse drehbar gelagert wird und
das mindestens eine erste Nockenlauffläche aufweist, wobei die erste
Nockenlauffläche
in Bezug auf die Achse des Werkzeugteils in einem Winkel zwischen 30° und 60° ausgerichtet
ist;
ein zweites Nockenelement, das durch das Antriebsmechanismusgehäuse drehbar
gelagert wird und das mindestens eine zweite Nockenlauffläche aufweist, die
sich an der ersten Nockenlauffläche
in Eingriff bringen lässt,
wobei die zweite Nockenlauffläche
in Bezug auf die Achse des Werkzeugteils in einem korrespondierenden
Winkel zwischen 30° und
60° ausgerichtet
ist und das zweite Nockenelement eine Schlagfläche umfasst, um zum Bereitstellen
eines Schlages am Werkzeugteil in Eingriff gebracht zu werden; und
eine
Getriebebaugruppe, die durch das Antriebsmechanismusgehäuse gelagert
wird und die zwischen die Antriebswelle und das erste Nockenelement
und zwischen die Antriebswelle und das zweite Nockenelement so antreibbar
geschaltet ist, dass sich das erste Nockenelement und das zweite
Nockenelement relativ zueinander drehen können;
wobei, in dem Maße, wie
das erste Nockenelement (102) und das zweite Nockenelement
(114) sich relativ zueinander drehen, die erste Nockenlauffläche (106)
und die zweite Nockenlauffläche
(122) so in Eingriff gebracht werden, dass das zweite Nockenelement
(114) relativ zum ersten Nockenelement (102) axial
in eine Richtung verschoben wird; und wobei, in dem Maße, wie
das erste Nockenelement (102) und das zweite Nockenelement
(114) sich relativ zueinander weiter drehen, die erste
Nockenlauffläche
(106) und die zweite Nockenlauffläche (114) so außer Eingriff
gebracht werden, dass das zweite Nockenelement (114) relativ
zum ersten Nockenelement (102) in einer entgegengesetzten
Richtung axial verschoben wird, um einen Schlag auf das Werkzeugteil
(18) bereitzustellen.
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Vorzugsweise
umfasst jedes Nockenelement mindestens eine Nockenlauffläche, und,
wobei die Mindest- oder Höchstzahl
der Nockenlaufflächen durch
die Reaktion des Feder-Masse-Systems für eine gegebene Eingangsenergie
bestimmt wird, die die Schlagenergieübertragung auf das Werkzeugteil zur
Folge hat, bevor die Nockenlaufflächen wieder ineinander greifen.
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Außerdem werden
die Nockenelemente mit einer Relativdrehgeschwindigkeit relativ
zueinander gedreht. Die Getriebebaugruppe kann ein erstes Getriebe,
das mit dem ersten Nockenelement antreibbar verbunden ist, und ein
zweites Getriebe umfassen, das mit dem zweiten Nockenelement antreibbar
verbunden ist. Zusätzlich
kann die Relativdrehgeschwindigkeit der Nockenelemente wählbar sein,
um das Schlagmuster des Schneidezahns des Werkzeugteils im Werkstück zu ändern.
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Die
Nockenelemente lassen sich relativ zum Gehäuse vorzugsweise gegenläufig drehen.
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Der
Antriebsmechanismus ist vorzugsweise als modulare Baugruppe ausgebildet
und ist mit dem Gehäuse
des Elektrowerkzeuges und dem Motor verbunden.
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Vorzugsweise
umfasst der Antriebsmechanismus ferner eine Feder, die die Nockenelemente
so vorspannt, dass sie in Eingriff gebracht werden, sowie ein Federgehäuse, das
die Feder und das zweite Nockenelement lagert, wobei die Feder sich
zwischen dem Federgehäuse
und dem zweiten Nockenelement befindet. Das Federgehäuse ist
vorzugsweise durch das Gehäuse
drehbar gelagert und zwischen die Getriebebaugruppe und das zweite
Nockenelement geschaltet. Der Antriebsmechanismus kann ferner ein
Stößelelement
umfassen, das eine Kraftübertragungsbeziehung
zum Werkzeugteil unterstützt
und das eine Schlagaufnahmefläche
aufweist, die sich mittels der Schlagfläche des zweiten Nockenelementes
in Eingriff bringen lässt.
Vorzugsweise schlägt
die Schlagfläche,
bevor die Nockenlaufflächen
wieder ineinander greifen, auf die Schlagaufnahmefläche, um
einen Schlag auf das Werkzeugteil bereitzustellen.
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Der
Antriebsmechanismus kann ferner einen Verhinderungsmechanismus umfassen,
um zu verhindern, dass der Antriebsmechanismus das Werkzeugteil
in axialer Richtung in Bewegung versetzt, wobei der Verhinderungsmechanismus
betreibbar ist, um selektiv eines der Nockenelemente von der Antriebswelle
zu trennen.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Elektrowerkzeug
bereitgestellt, das Folgendes umfasst: ein Gehäuse; einen Motor, der durch
das Gehäuse
gelagert wird und sich mit einer Energiequelle verbinden lässt, wobei
der Motor eine in der Drehrichtung angetriebene Antriebswelle umfasst;
ein Lagerungselement, das durch das Gehäuse gelagert wird, wobei das
Lagerungselement dafür
ausgelegt ist, ein Werkzeugteil so zu lagern, dass sich das Werkzeugteil
relativ zum Gehäuse
verschieben lässt,
wobei das Werkzeugteil eine Achse aufweist und durch das Elektrowerkzeug für die Arbeit
an einem Werkstück
angetrieben wird; und einen Antriebsmechanismus gemäß dem ersten Aspekt
der Erfindung, der sich mit der Antriebswelle verbinden lässt und
betreibbar ist, um das Werkzeugteil in axialer Richtung in Bewegung
zu versetzen.
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Gemäß dem dritten
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für den Betrieb
eines Elektrowerkzeuges bereitgestellt, das zum Antrieb eines Werkzeugteils
dient, wobei das Elektrowerkzeug Folgendes umfasst: ein Gehäuse; einen
Motor, der durch das Gehäuse
gelagert wird und sich mit einer Energiequelle verbinden lässt, wobei
der Motor eine in der Drehrichtung angetriebene Antriebswelle umfasst;
ein Lagerungselement, das durch das Gehäuse gelagert wird und dafür ausgelegt
ist, ein Werkzeugteil so zu lagern, dass das Werkzeugteil relativ zum
Gehäuse
verschiebbar ist, wobei das Werkzeugteil eine Achse aufweist und
einen Schneidezahn umfasst, wobei das Werkzeugteil durch das Elektrowerkzeug
für die
Arbeit an einem Werkstück
angetrieben wird; sowie einen Antriebsmechanismus zur Realisierung
einer Axialbewegung und einer Drehbewegung am Werkzeugteil, so dass
der Schneidezahn ein Schlagmuster am Werkstück erzeugt, wobei der Antriebsmechanismus
Folgendes umfasst: ein erstes Nockenelement, das durch das Gehäuse drehbar
gelagert wird und mindestens eine erste Nockenlauffläche aufweist,
die in Bezug auf die Achse des Werkzeugteils in einem Winkel zwischen
30° und
60° ausgerichtet
ist; ein zweites Nockenelement, das durch das Gehäuse drehbar
gelagert wird und mindestens eine zweite Nockenlauffläche aufweist,
die in Berg auf die Achse des Werkzeugteils in einem Winkel zwischen
30° und
60° ausgerichtet
ist und sich an der ersten Nockenlauffläche in Eingriff bringen lässt, wobei
das zweite Nockenelement eine Schlagfläche für den Eingriff am Werkzeugteil
zum Bereitstellen eines Schlages umfasst; sowie eine Getriebebaugruppe, die
durch das Gehäuse
gelagert wird und betreibbar ist, um das erste Nockenelement und
das zweite Nockenelement für
die Relativdrehung anzutreiben, wobei die Getriebebaugruppe antreibbar
zwischen das erste Nockenelement und die Antriebswelle und zwischen
das zweite Nockenelement und die Antriebswelle geschaltet wird,
wobei, in dem Maße,
wie das erste Nockenelement und das zweite Nockenelement sich relativ
zueinander drehen, die erste Nockenlauffläche an der zweiten Nockenlauffläche so in Eingriff
gebracht wird, dass das zweite Nockenelement in Berg auf das erste
Nockenelement axial in eine Richtung verschoben wird, und wobei,
in dem Maße,
wie das erste Nockenelement und das zweite Nockenelement sich weiter
gegenläufig
drehen, die erste Nockenlauffläche
und die zweite Nockenlauffläche
so außer
Eingriff gebracht werden, dass das zweite Nockenelement in Bezug
auf das erste Nockenelement axial in eine entgegengesetzte Richtung
verschoben wird, um einen Schlag am Werkzeugteil bereitzustellen,
wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
- (a)
Auswählen
eines ersten Übersetzungsverhältnisses
zwischen dem ersten Nockenelement und der Antriebswelle;
- (b) Auswählen
eines zweiten Übersetzungsverhältnisses
zwischen dem zweiten Nockenelement und der Antriebswelle; und
- (c) Ändern
des ersten Übersetzungsverhältnisses oder
des zweiten Übersetzungsverhältnisses,
um das vom Schneidezahn erzeugte Schlagmuster zu optimieren.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass, wegen des 30° bis 60° Steigungswinkels
der Nockenlaufflächen
an den Nockenelementen, der Schlagwerkmechanismus bedingt durch
effizientere Nockenwinkel einen höheren mechanischen Wirkungsgrad
bereitstellt.
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Ein
weiterer Vorteil der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung ist, dass wegen der kleineren Zahl der Nockenlaufflächen, bezogen
auf die Zahl der Ratschenflächen
bei einer typischen Schlagbohrmaschine, eine gegebene Menge an Rotationsenergie
auf eine höhere
Energie per Schlag umgewandelt werden kann (was durch die wenigeren
Schläge
für einen
gegebenen Zeitraum bedingt ist).
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Ein
wieder anderer Vorteil der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung ist, dass dadurch, dass sich die schlagende Auskragung des
Schlagnockens längs
der Achse der Spindel und längs
der Achse des Werkzeugteils erstreckt, die Längsschläge längs der Achse des Schlagwerkmechanismus
und des Werkzeugteils bereitgestellt werden, was die Schlagenergie
verringert, die durch Außeraxial-
und Querkräfte
verloren geht.
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Ein
weiterer Vorteil der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung ist, dass eine niedrigere Axialkraft zum Erzeugen von
hohen Schlagenergien benötigt
wird, weil die entwickelte Energie in einer Feder gespeichert ist.
Dies hat zur Folge, dass der Bediener weniger Kraft ausüben muss.
Außerdem
wird die Verbindung des Bedieners mit dem Schlagwerkmechanismus
durch die Feder und durch verschiedene Polsterschnittstellen auf dem
ganzen Schlagwerkmechanismus weich gemacht. Ferner wird die Axialkraft,
die vom Bediener zum Erreichen der optimalen Leistung bereitgestellt werden
muss, minimiert.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass der Schlagwerkmechanismus
kompakter ist als sonstige konventionellen Schlagwerkmechanismen,
wie z.B. jene, die eine Schubkurbel oder eine Taumelscheibe verwenden
oder ein Sekundärsystem
erfordern, um den Schlagwerkmechanismus anzutreiben. Das Antriebssystem
des Schlagwerkmechanismus der vorliegenden Erfindung, das bei Elektrowerkzeugen
ein Drehantriebssystem umfasst, ist über das Drehantriebssystem
an die Spindel gekoppelt. Außerdem
kann der Schlagwerkmechanismus mit Elektrowerkzeugen verwendet werden, die
nur eine axiale hämmernde
Schlagbewegung oder kombiniert eine axiale hämmernde Bewegung mit Spindeldrehung
oder nur eine Spindeldrehung bereitstellen. Zusätzlich wird der Schlagwerkmechanismus
in einer modularen Baugruppe bereitgestellt, die sich mit einem
Motorgehäuse
und dem Motor eines Elektrowerkzeuges verbinden lässt, um
einen anderen Hämmermechanismus
zu ersetzen.
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Ein
wieder anderer Vorteil der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung ist, dass das Mittel zum Auswählen des Betriebsmodus, wie
z.B. Hämmern
mit Spindeldrehung oder nur Spindeldrehung, sich einfach realisieren
lässt und
der Hämmermechanismus
nicht zahlreiche Zusatzbauteile für die Modusauswahl erfordert.
Dadurch sind das Elektrowerkzeug und der Hämmermechanismus der vorliegenden
Erfindung einfacher und billiger herzustellen und zu warten.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass wenn die Drehung
der Spindel ohne hämmernde
Bewegung erforderlich ist, die Drehzahl und das Drehmoment der Spindel
für Anwendungen, die
größere Zubehörteile in
anderen Materialien als Beton oder Mauerwerk erfordern, geeignet
sind.
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Ein
weiterer Vorteil der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung ist, dass wenn das Hämmern
mit Spindeldrehung erforderlich ist, der parallele Antriebsweg die
Optimierung eines Teilungsverhältnisses
ermöglicht,
das das Maß der Winkelbewegung
der Spindel zwischen den Schlägen
steuert. Weil das Teilungsverhältnis
optimiert werden kann, lässt
sich das Schlagmuster des Werkzeugteils am Werkstück steuern
und für
das Werkzeugteil und das Material des Werkstückes optimieren.
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Ein
wieder anderer Vorteil der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung ist, dass dadurch, dass die Spindel axial fest arretiert
ist, die Spindel eine Spannvorrichtung aufnehmen kann, um Werkzeugteile
mit glatten Schaft, sonstige Zubehöraufnahmevorrichtungen und
sonstige Zubehörgeräte zu greifen,
die in der Branche gängig
sind, ohne dazu einen speziellen Adapter zu benötigen.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass der Schlagwerkmechanismus
weniger komplex und dauerhaftiger als der Schlagwerkmechanismus
des Drehbohrhammers ist.
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Ein
anderer Vorteil der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung ist, dass die Schlagkraft des vorliegenden Schlagwerkmechanismus
im Wesentlichen unabhängig
von der Drehzahl des Motors ist. Die Schlagkraft steht mit der Vorspannkraft
der Feder und der Masse des Schlagnockens in Zusammenhang. Dadurch
ist die Schlagkraft des vorliegenden Schlagwerkmechanismus bei jeder
Drehzahl im Wesentlichen konstant.
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Sonstige
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann nach Durchsicht
der nachstehenden detaillierten Beschreibung, Patentansprüche und
Zeichnungen deutlicher.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Darstellung eines Elektrowerkzeuges, das einen
Schlagwerkmechanismus umfasst, der die Erfindung nutzt.
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Die 2A–D sind
perspektivische Darstellungen des in 1 dargestellten
Schlagwerkmechanismus und veranschaulichen die Arbeitsweise des
Schlagwerkmechanismus.
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3 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Teils des in 2A dargestellten Schlagwerkmechanismus.
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4 ist
eine perspektivische Darstellung des in 2A dargestellten
Schlagwerkmechanismus und veranschaulicht den Schlagwerkmechanismus
in einem Modus ohne Hämmerfunktion.
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5 ist
eine perspektivische Darstellung einer ersten alternativen Bauform
des in 2A dargestellten Schlagwerkmechanismus,
wobei Teile herausgeschnitten sind.
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6 ist
eine perspektivische Darstellung einer zweiten alternativen Bauform
des in 2A dargestellten Schlagwerkmechanismus,
wobei Teile herausgeschnitten sind.
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7 ist
eine perspektivische Darstellung einer dritten alternativen Bauform
des in 2A dargestellten Schlagwerkmechanismus,
wobei Teile herausgeschnitten sind.
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Die 8A–B veranschaulichen
exemplarische Schlagmuster an einem Werkstück, die durch ein Werkzeugteil
erzeugt werden, das vom Schlagwerkmechanismus angetrieben wird.
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Bevor
eine Ausführungsform
der Erfindung im Detail erläutert
wird, ist deutlich zu machen, dass die Erfindung hinsichtlich ihrer
Anwendung nicht auf die Details der Bauform und der Anordnungen
der Bauteile, die in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in
den Zeichnungen veranschaulicht ist, eingeschränkt ist, sondern andere Ausführungsformen umfassen
und auf vielfältige
Weise innerhalb des Schutzbereiches der beigefügten Patentansprüche eingesetzt
oder ausgeführt
werden kann. Außerdem versteht
sich, dass die in diesem Dokument verwendete Phraseologie und Terminologie
zur Beschreibung dient und nicht als Einschränkung zu betrachten ist.
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Ein
Elektrowerkzeug 10, das einen Nockenantriebs-Schlagwerkmechanismus 14 umfasst,
der die Erfindung nutzt, ist in 1 veranschaulicht.
Wie nachstehend ausführlich
erläutert
wird, ist der Schlagwerkmechanismus 14 betreibbar, um ein Werkzeugteil 18 für eine Hin-
und Herbewegung, eine schlagende Bewegung oder eine hämmernde Bewegung
längs einer
Achse 22 anzutreiben. Es ist deutlich zu machen, dass das
Elektrowerkzeug 10 eine beliebige Ausführung eines Elektrowerkzeuges sein
kann, bei der das Werkzeugteil 18 für die Axialbewegung angetrieben
wird. Solche Elektrowerkzeuge umfassen Meißelhämmer, Nagler, Schlagbohrmaschinen
bzw. Bohrhämmer,
Drehbohrhämmer,
Rosthämmer
und, im Allgemeinen, Schlagvorrichtungen. Es ist deutlich zu machen,
dass das Elektrowerkzeug 10 auch einen Mechanismus umfassen
kann, um das Werkzeugteil 18 für eine Drehbewegung um die
Achse 22 anzutreiben. Bei der veranschaulichten Bauform
ist das Elektrowerkzeug 10, in einem Modus, betreibbar,
um das Werkzeugteil 18 sowohl für eine Dreh- oder Bohrbewegung
als auch eine Hin- und Herbewegung oder hämmernde Bewegung anzutreiben.
Bei der veranschaulichten Bauform umfasst das Werkzeugteil 18 mindestens
einen Hartmetall- oder Schneidezahn 24 und vorzugsweise
mindestens zwei Schneidezähne 24a und 24b.
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Das
Elektrowerkzeug 10 umfasst ein Motorgehäuse 26, das einen
Griffteil 30 aufweist. Ein drehrichtungsumschaltbarer Elektromotor 34 (in
schematischer Form veranschaulicht) wird vom Motorgehäuse 26 gelagert.
Ein Ein/Aus-Schalter 38 wird am Griff 30 gehalten
und ist betreibbar, um den Motor 34 an eine Energiequelle
(nicht dargestellt) anzuschließen. Der
Motor 34 ist betreibbar, um eine Antriebswelle 42 (teilweise
in 1 dargestellt) in der Drehrichtung anzutreiben.
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Das
Elektrowerkzeug 10 umfasst außerdem (siehe 1)
ein vorderes Gehäuse 46,
das den Schlagwerkmechanismus 14 lagert. Ein Zusatzseitengriff 50 wird
am vorderen Gehäuse 46 gehalten. Bei
der veranschaulichten Bauform weist der Zusatzgriff 50 eine
Bandspannausführung
auf und ist um das vordere Gehäuse 46 herum
lösbar
befestigt.
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Bei
der veranschaulichten Bauform umgibt das vordere Gehäuse 46 den
Schlagwerkmechanismus 14, um eine modulare Schlagwerkmechanismus-Baugruppe 52 bereitzustellen.
Die modulare Schlagwerkmechanismus-Baugruppe 52 ist mit
dem Motorgehäuse 26 und
dem Motor 34 verbunden, um das Elektrowerkzeug 10 zu
bilden. Es ist deutlich zu machen, dass bei anderen Bauformen (nicht
dargestellt) das Elektrowerkzeug 10 als Einzelgerät ausgebildet
sein kann, das einen nicht modularen Schlagwerkmechanismus (ähnlich dem
Schlagwerkmechanismus 14) und ein vorderes Gehäuse (ähnlich dem vorderen
Gehäuse 52)
aufweist.
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Der
Schlagwerkmechanismus 14 umfasst (siehe 2A)
eine Getriebebaugruppe 54. Eine Ritzelwelle 58 ist
mit der Antriebswelle 42 antreibbar verbunden. Die Ritzelwelle 58 treibt
ein Zwischenrad 66 an, das an einer Zwischenwelle (nicht
dargestellt) befestigt ist. Ein Zwischenritzel 70 ist ebenfalls
an der Zwischenwelle befestigt und wird mit dem Zwischenrad 66 mit
der gleichen Drehzahl und in der gleichen Richtung angetrieben.
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Die
Getriebebaugruppe 54 umfasst außerdem ein Spindelrad 74,
das an einer drehbaren Spindel 78 befestigt ist. Das Spindelrad 74 wird
durch das Zwischenritzel 70 angetrieben. Die Spindel 78 ist durch
die Lager 60 und 61 so gelagert, dass die Spindel 78 sich
drehen, aber axial nicht bewegen lässt. Die Spindel 78 ist
im Allgemeinen hohl und definiert, in ihrem vorderen Teil, eine
Vielzahl von sich axial erstreckenden Keilnuten 80, deren
Zweck nachstehend ausführlich
erläutert
wird.
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Die
Getriebebaugruppe 54 umfasst außerdem ein Zwischenrad 82,
das an einer Vorgelegewelle 86 befestigt ist. Das Zwischenrad 82 wird
außerdem
durch das Zwischenritzel 70 angetrieben. Ein Vorgelegeritzel 90 ist
außerdem
an der Vorgelegewelle 86 so befestigt, dass das Zwischenrad 82,
die Vorgelegewelle 86 und das Vorgelegeritzel 90 sich
in der gleichen Richtung und mit der gleichen Drehzahl drehen.
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Die
Getriebebaugruppe 54 umfasst ferner ein Gehäuserad 94,
das an einem drehbaren Federgehäuse 98 befestigt
ist. Das Gehäuserad 94 wird durch
das Vorgelegeritzel 90 angetrieben. Auf diese Weise drehen
sich das Federgehäuse 98 und
die Spindel 78 in entgegengesetzten Richtungen, d.h. gegenläufig. Das
Federgehäuse 98 definiert
eine Vielzahl von axialen Schlitzen 100, deren Zweck nachstehend
ausführlich
erläutert
wird.
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Der
Schlagwerkmechanismus 14 umfasst außerdem (siehe 2A und 3)
einen Antriebsnocken 102, der von der Spindel 78 gelagert wird.
Bei der veranschaulichten Bauform ist der Antriebsnocken 102 in
der Spindel 78 axial fest arretiert und ist in einigen
Fällen,
wie nachstehend ausführlich erläutert wird,
mit der Spindel 78 drehbar. Bei der veranschaulichten Bauform
wird eine mittige Öffnung 104 durch
den Antriebsnocken 102 definiert. Der Zweck für die Öffnung 104 wird
nachstehend ausführlich
erläutert.
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Der
Antriebsnocken 102 umfasst mindestens eine und, vorzugsweise,
eine Vielzahl von Nockenantriebsflächen 106. Bei der
veranschaulichten Bauform weist der Antriebsnocken 102 zwei
Nockenantriebsflächen 106 auf.
Die Nockenantriebsflächen 106 sind
hinsichtlich der Form gewendelt und weisen einen relativ steilen
Winkel auf, der in Bezug auf die Achse 22 größer als
30° und
kleiner als 65° ist.
Vorzugsweise weisen die Nockenantriebsflächen 106 in Bezug
auf die Achse 22 einen Winkel von mindestens 35° auf. Der
Antriebsnocken 102 umfasst außerdem eine Vielzahl von Ratschenelementen 110,
die von den Nockenantriebsflächen 106 weg
und zur entgegengesetzten Seite hin zeigen. Der Zweck der Ratschenelemente 110 wird
nachstehend ausführlich
erläutert.
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Der
Schlagwerkmechanismus 14 umfasst außerdem einen Schlagnocken 114.
Der Schlagnocken 114 ist durch das Federgehäuse 98 so
gelagert, dass der Schlagnocken 114 mit dem Federgehäuse 98 drehbar
ist. Der Schlagnocken 114 ist außerdem relativ zum Federgehäuse 98 axial
verschiebbar. Der Schlagnocken 114 umfasst eine Vielzahl
von seitlichen Auskragungen 118, die sich in die jeweiligen axialen
Schlitze 100, die im Federgehäuse 98 ausgebildet
sind, erstrecken. Die seitlichen Auskragungen 118 und die
axialen Schlitze 100 wirken so zusammen, dass der Schlagnocken 114 am
Federgehäuse 98 in
der Drehrichtung fest arretiert ist.
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Der
Schlagnocken 114 umfasst außerdem die Nockenlaufflächen 122,
die zu den Nockenantriebsflächen 106 am
Antriebsnocken 102 komplementär sind, in dieselben eingreifen
und sich an dieselben anschmiegen. Die Nockenlaufflächen 122 sind
hinsichtlich der Form ebenfalls gewendelt und weisen ebenfalls einen
relativ steilen Winkel auf, der in Bezug auf die Achse 22 größer als
30° und
kleiner als 65° ist.
Vorzugsweise weisen die Nockenlaufflächen 122 einen Winkel
von mindestens 35° in
Bezug auf die Achse 22 auf, der mit dem Winkel der Nockenantriebsflächen 106 übereinstimmt.
Die Nockenlaufflächen 106 und 122 sind
so gestaltet, dass sie sich gegeneinander verschieben, wenn der
Antriebsnocken 102 in der Richtung des Pfeiles A (in 2A)
gedreht wird, während
der Schlagnocken 114 in der zum Pfeil A entgegengesetzten
Richtung gegenläufig
gedreht wird.
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Es
ist deutlich zu machen, dass bei der veranschaulichten Bauform sowohl
der Antriebsnocken 102 als auch der Schlagnocken 114 gedreht
werden und relativ zueinander, vorzugsweise, gegenläufig gedreht werden.
Bei einigen anderen Bauformen (nicht dargestellt) können der
Antriebsnocken 102 und der Schlagnocken 114 auch
in der gleichen Richtung, aber mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten
gedreht werden.
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Der
Schlagnocken 114 umfasst außerdem (siehe die 2B, 2D und 3)
eine sich nach vorne erstreckende, schlagende Auskragung 126, die
eine Schlagfläche 130 aufweist.
Der Schlagnocken 114 ist so gelagert, dass die schlagende
Auskragung sich in die Öffnung 104 im
Antriebsnocken 102 erstreckt. Vorzugsweise ist die Schlagfläche 130 im
Wesentlichen senkrecht und mittig zu der Achse 22 angeordnet.
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Der
Schlagwerkmechanismus 14 umfasst außerdem (siehe 2A)
eine Feder 134, die zwischen dem Federgehäuse 98 und
dem Schlagnocken 114 angeordnet ist. Die Feder 134 spannt
den Schlagnocken 114 so nach vorne vor, dass er am Antriebsnocken 102 in
Eingriff gebracht wird. Die Feder 134 ist axial eingespannt
und weist eine kleine Vorspannung auf.
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Der
Schlagwerkmechanismus 14 umfasst außerdem (siehe 2A und 3)
einen Stößel 138.
Der Stößel 138 ist
drehbar an die Spindel 78 gekoppelt. Bei der veranschaulichten
Bauform umfasst der Stößel 138 eine
Vielzahl von sich axial erstreckenden Keilfedern 142, die
sich an den auf der Spindel 78 ausgebildeten Keilnuten 80 so
in Eingriff bringen lassen, dass der Stößel 138 sich mit der
Spindel 78 dreht, aber relativ zur Spindel 78 axial
verschiebbar ist.
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Eine
Vielzahl von Ratschenelementen 146 ist auf der Rückfläche des
Stößels 138 ausgebildet. Die
Ratschenelemente 146 lassen sich an den Ratschenelementen 110 des
Antriebsnockens 102 in Eingriff bringen. Bei der in 3 dargestellten
Bauform sind die Ratschenelemente 146 und 110 so
gestaltet, dass wenn der Stößel 138 in
der Richtung des Pfeiles A (in 2A) angetrieben
wird, die Ratschenelemente 146 und 110 antreibbar
in Eingriff gebracht werden und der Antriebsnocken 102 sich
mit dem Stößel 138 und
mit der Spindel 78 dreht. Wenn der Stößel 138 in der zum
Pfeil A entgegengesetzten Richtung A (in 2A) gedreht
wird, greifen die Ratschenelemente 146 und 110 nicht
antreibbar ineinander, sondern rutschen so übereinander, dass der Antriebsnocken 102 sich
nicht mit dem Stößel 138 und der
Spindel 78 dreht. Bei der veranschaulichten Bauform definiert
der Stößel 138 eine
Umfangslaufrille 148, deren Zweck nachstehend noch ausführlich erläutert wird.
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Der
Stößel 138 weist
(siehe die 2B, 2D und 3)
eine sich nach hinten erstreckende, schlagende Auskragung 150 auf,
die eine Schlagaufnahmefläche 152 aufweist.
Die Schlagaufnahmefläche 152 ist
zu der Schlagfläche 130 an
der schlagenden Auskragung 126 komplementär und lässt sich
an derselben in Eingriff bringen. Vorzugsweise ist die Schlagaufnahmefläche 152 ebenfalls
im Wesentlichen senkrecht und mittig zur Achse 22 angeordnet.
Bei der veranschaulichten Bauform erstreckt sich die schlagende
Auskragung 150 in die Öffnung 104,
die im Antriebsnocken 102 ausgebildet ist.
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Die
schlagenden Auskragungen 126 und 150 weisen eine
ausreichende Länge
auf, so dass, während
eines Schlages, die schlagenden Auskragungen 126 und 150 aufschlagen,
bevor die Nockenlaufflächen 106 und 122 wieder
ineinander greifen. Dies stellt sicher, dass kein durch Querkräfte bedingter
Energieverlust auftritt. Weil außerdem die schlagenden Auskragungen 126 und 150 zur
Achse 22 mittig angeordnet sind, wird die Schlagenergie
effizient übertragen.
Ferner weisen der Schlagnocken 114 und die Feder 114 eine
Feder-Masse-Beziehung auf, um zu bewirken, dass der Schlagnocken 114 die
Beschleunigung und die Schlaggeschwindigkeit erreicht, die erforderlich
sind, um sicherstellen, dass der Schlag auftritt, bevor die Nockenlaufflächen 106 und 122 wieder
ineinander greifen, während
der Antriebsnocken 102 und der Schlagnocken 114 sich
gegenläufig
drehen.
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Der
Schlagwerkmechanismus 14 umfasst außerdem (siehe 2A und 4)
einen Mechanismus 154 zum Abschalten des Hämmermodus. Der
Mechanismus 154 umfasst eine Vielzahl von Kugeln 158,
die sich an der Laufrille 148, die im Stößel 138 ausgebildet
ist, in Eingriff bringen lassen. Die Kugeln 158 werden
in radialen Öffnungen 162,
die in der Spindel 78 ausgebildet sind, abgestützt. Der
Mechanismus 154 umfasst auch eine drehbare Sperrhülse 166,
die eine Sperrnockenlauffläche 170 aufweist, die
auf deren Innenfläche
ausgebildet ist und die Positionen 170a und 170b definiert.
Ein axial verschiebbarer Nockenreiter 174 lässt sich
in den Positionen 170a und 170b positionieren.
Teile des Nockenreiters 174 erstrecken sich durch die Öffnungen 176,
die im vorderen Gehäuse 46 ausgebildet
sind, um an einem axial verschiebbaren Sperrring 178 in
Eingriff gebracht zu werden. Eine Feder 180 spannt den
Mechanismus 154 bis zu einer Position vor, in der der Nockenreiter 174 sich
in der Position 170a befindet.
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In
der in 2A dargestellten Position befindet
sich der Schlagwerkmechanismus 14 im Schlagwerkmodus. Der
Nockenreiter 174 befindet sich in der Position 170a und
der Sperrring 178 ist so positioniert, dass die Kugeln 158 sich
durch die Öffnungen 162 erstrecken
können.
Die Kugeln 158 werden nicht an der im Stößel 138 ausgebildeten
Laufrille 148 in Eingriff gebracht und der Stößel 138 ist
frei, um am Antriebsnocken 102 in Eingriff gebracht zu
werden, so dass die Hämmerfunktion
bereitgestellt wird. Durch die Geometrie der Laufrille 148 wird
es den Kugeln 158 erleichtert, sich aus der Laufrille 148 heraus
und in die Öffnungen 162 zu
bewegen.
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Zum
Abschalten des Schlagwerkmodus wird das Werkzeugteil 18 vom
Werkstück
W aus angehoben. Wie in 4 dargestellt, drückt die
Feder 134 den Schlagnocken 114 und den Stößel 138 so
nach vorne, dass die Laufrille 148 fluchtend zu den Kugeln 158 und
den Öffnungen 162 ausgerichtet
wird. Die Sperrhülse 166 wird
so gedreht, dass sich der Nockenreiter 174 zur Position 170b verschiebt.
In dieser Position deckt der Sperrring 178 die Öffnungen 162 ab
und erzwingt, dass die Kugeln 158 in die Laufrille 148 gedrängt werden
und dort deren Bewegung eingeschränkt wird. Der Stößel 138 kann
nicht am Antriebsnocken 102 in Eingriff gebracht werden
und der Antriebsnocken 102 dreht sich relativ zum Schlagnocken 114 nicht
gegenläufig.
Die Hämmerfunktion
wird somit verhindert.
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Um
den Schlagwerkmodus wieder einzuschalten (siehe 2A),
wird die Sperrhülse 166 so gedreht,
dass die Kugeln 158 sich aus der Laufrille 148 herausbewegen
können.
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Das
Elektrowerkzeug 10 umfasst außerdem (siehe 2A)
ein Lagerungselement oder eine Spannvorrichtung 182 zum
Lager des Werkzeugteils 18. Die Spannvorrichtung 182 wird
für die
Drehung mit der Spindel 78 von der Spindel 78 gelagert.
Die Spannvorrichtung 182 kann eine beliebige Ausführung einer
Spannvorrichtung sein, die das Werkzeugteil 18 während der
Betriebsvorgänge,
die nur Bohren, nur Hämmer
oder sowohl Bohren als auch Hämmern
umfassen, sicher halten kann. Bei der veranschaulichten Bauform
lässt die
Spannvorrichtung 182 eine eingeschränkte Axialbewegung des Werkzeugteils 18 relativ
zur Spannvorrichtung 182 zu.
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Im
Betrieb treibt der Motor 34 die Antriebswelle 42 in
der Drehrichtung in einem Vorwärtsmodus an.
Die Antriebswelle 42 treibt die Getriebebaugruppe 54 an,
so dass die Spindel 78 sich in der Richtung des Pfeiles
A dreht und so dass das Federgehäuse 98 und
der Schlagnocken 114 sich gegenläufig drehen. Der Stößel 138,
die Spannvorrichtung 182 und das Werkzeugteil 18 drehen
sich mit der Spindel 78. In dem in 4 dargestellten
Modus ist der Antriebsnocken 102 am Stößel 138 außer Eingriff
gebracht und dreht sich nicht mit der Spindel 78. Stattdessen
dreht sich der Antriebsnocken 102 mit dem Schlagnocken 114.
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Der
Bediener wählt
den Hämmermodus durch
Drehen der Sperrhülse 166 aus,
damit die Kugeln 158 sich aus der Laufrille 148 herausbewegen können. Der
Stößel 138 ist
jetzt frei, so dass er sich axial bewegen kann. Wenn der Bediener
das Werkzeugteil 18 am Werkstück W durch Andrücken in
Eingriff bringt, wird das Werkzeugteil 18 nach hinten gegen
den Stößel 138 gedrückt (wie
in 2A dargestellt). Der Stößel 138 wird gezwungen,
sich nach hinten zu bewegen, so dass die Ratschenelemente 110 und 146 ineinander
greifen. Dadurch dreht sich jetzt der Antriebsnocken 102 mit
dem Stößel 138 und der
Spindel 78. Die stetige gegenläufige Drehung des Federgehäuses 98 und
des Schlagnockens 114 bewirkt, dass die Nockenlaufflächen 106 und 122 sich gegeneinander
verschieben. Der Schlagnocken 114 wird gezwungen, sich
gegen die Vorspannkraft der Feder 134 nach hinten (von
der in 2A dargestellten Position zu
der in 2C dargestellten Position) zu
bewegen.
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Während der
Antriebsnocken 102 und der Schlagnocken 114 sich
weiter gegenläufig
drehen, bewegen sich die Nockenlaufflächen 106 und 122 schließlich an
ihren jeweiligen Spitzen vorbei und werden außer Eingriff gebracht (siehe 2C).
Dadurch wird der Schlagnocken 114 freigegeben und die Feder 134 erzwingt,
dass sich der Schlagnocken 114 nach vorne bewegt. Wie in 2D dargestellt, knallt
die Schlagfläche 130 gegen
die Schlagaufnahmefläche 152 am
Stößel 138 und
der Stößel 138 überträgt den Schlag
auf das Werkzeugteil 18. Nach dem Schlag greifen die Nockenlaufflächen 106 und 122 (wie
in 2A dargestellt) wieder ineinander. Der Antriebsnocken 102 und
der Schlagnocken 114 drehen sich weiter gegenläufig, um
den nächsten Schlag
zu bewirken.
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Wenn
der Motor 34 bezüglich
seiner Drehrichtung umgeschaltet wird, um die Antriebswelle 42 in
einer Gegen- oder Rückwärtsdrehrichtung
anzutreiben, werden die Spindel 78 und der Stößel 138 in der
zum Pfeil A entgegengesetzten Richtung angetrieben und das Federgehäuse 98 und
der Schlagnocken 114 werden in der Richtung des Pfeiles
A angetrieben. Wegen der Gestaltung der Ratschenelemente 110 und 146 dreht
sich der Antriebsnocken 102 nicht mit der Spindel 78 und
dem Stößel 138,
und die normalen Schläge
werden vom Schlagwerkmechanismus 14 nicht erzeugt. Außerdem wird
in diesem Modus der Schlagwerkmechanismus 14 gewöhnlich durch
den Verhinderungsmechanismus 154 in den Nichthämmermodus
geschaltet (d.h. in den Modus, der in 4 dargestellt
ist).
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Wenn
der Bediener das Werkzeugteil 18 am Werkstück W durch
Wegnehmen außer
Eingriff bringt, bewegt sich der Stößel 138 unter der
Wirkung der Vorspannkraft der Feder 134 nach vorne. Der Stößel 138 und
der Antriebsnocken 102 greifen nicht ineinander, auf diese
Weise stellt der Schlagwerkmechanismus 14 keine Hämmerfunktion
bereit. Es kann verhindert werden, dass der Schlagwerkmechanismus 14 sich
zum Hammermodus verschiebt (nämlich durch
Verschieben des Schlagwerkmechanismus 14 zu der in 4 dargestellten
Position). Um zu verhindern, dass der Schlagwerkmechanismus 14 zum Schlagwerkmodus
verschoben wird, wird die Sperrhülse 166 so
gedreht, dass die Kugeln 158 in die Laufrille 148 eingreifen.
Der Sperrring 178 verhindert, dass die Kugeln sich aus
der Laufrille 148 herausbewegen. Es wird somit verhindert,
dass der Stößel 138 sich
nach hinten bewegt, um am Antriebsnocken 102 in Eingriff
gebracht zu werden.
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Während der
Hämmerbetriebsvorgänge wird das
Werkzeugteil 18 um ein gegebenes Maß der Winkelbewegung zwischen
den Schlägen
gedreht. Diese fortgesetzte Drehung führt, in Kombination mit der
Zahl der am Werkzeugteil 18 ausgebildeten Schneidezähne 24,
zur Erzeugung eines Schlagmusters im Werkstück W.
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Das
resultierende Schlagmuster hängt
von der Zahl der Schneidezähne 24 am
Werkzeugteil 18 und der Gegenlaufgeschwindigkeit zwischen
den Schlägen
des Antriebsnockens 102 in Bezug zum Schlagnocken 114 ab.
Bei einem Werkzeugteil 18 mit einer ausgewählten Zahl
von Schneidezähnen 24 lässt sich
das resultierende Schlagmuster auswählen, damit ein optimales Schlagmuster
für das
Material des Werkstückes
W bereitgestellt wird, indem die Gegenlaufgeschwindigkeit des Antriebsnockens 102 und
des Schlagnockens 114 geändert werden. Die Gegenlaufgeschwindigkeit
kann durch Ändern
des Übersetzungsverhältnisses
zwischen dem Antriebsnocken 102 und der Antriebswelle 42 und/oder des Übersetzungsverhältnisses
zwischen dem Schlagnocken 114 und der Antriebswelle 42 eingestellt
werden.
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5 veranschaulicht
eine erste alternative Bauform für
einen Schlagwerkmechanismus 14', der die Erfindung nutzt. Gemeinsame
Bauelemente werden durch Verwendung der gleichen Bezugszahlen mit
dem Zusatz " ' " ausgewiesen.
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Bei
dieser Bauform entfällt
die Notwendigkeit des Vorhandenseins der jeweils am Antriebsnocken 102 und
dem Stößel 138 ausgebildeten
Ratschenelemente 110 und 146. Stattdessen sind
die geradflankigen Antriebselemente 186 und 190 jeweils
an dem Antriebsnocken 102' und
dem Stößel 138' ausgebildet.
Ferner ist das Zwischenrad 82' an einer Rollensperrkupplung 194 befestigt.
Die Rollensperkupplung 194 überträgt nur in der Richtung des
Pfeiles B (in 5) das Drehmoment und weist
in der anderen Richtung einen Freilauf auf. Wenn der Motor 34' (nicht dargestellt)
bezüglich
der Drehrichtung umgeschaltet wird, dreht die Spindel 78' sich in der
zum Pfeil A' entgegengesetzten
Richtung. Der Stößel 138' und der Antriebsnocken 102' drehen sich
mit der Spindel 78'.
In dieser Richtung rutscht die Rollensperrkupplung 194 so,
dass das Federgehäuse 98' und der Schlagnocken 114' nicht angetrieben
werden. Stattdessen wird der Schlagnocken 114' vom Antriebsnocken 102' in der gleichen
Richtung angetrieben und es werden vom Schlagwerkmechanismus 14' keine Schläge erzeugt.
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6 veranschaulicht
eine zweite alternative Bauform für einen Schlagwerkmechanismus 14'', der die Erfindung nutzt. Gemeinsame
Bauelemente werden durch Verwendung der gleichen Bezugszahlen mit
dem Zusatz ' " ' ausgewiesen.
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Bei
dieser Bauform umfassen der Antriebsnocken 102'' und der Stößel 138'' (nicht
dargestellt, aber vergleichbar mit dem in 5 dargestellten
Antriebsnocken 102' und
Stößel 138') geradflankige
Antriebselemente (nicht dargestellt, aber vergleichbar mit den in 5 dargestellten
Antriebselementen 186 und 190). Wie in 6 dargestellt,
kann sich das Zwischenrad 82'' frei drehen,
ist aber axial an der Vorgelegewelle 86'' fest
arretiert. Eine Schalteinrichtung 198 ist an der Rollensperrkupplung 194'' so befestigt, dass die Schalteinrichtung 198 das Drehmoment
in der Richtung des Pfeiles B'' überträgt und in der anderen Richtung
einen Freilauf aufweist. Das Zwischenrad 82'' und
die Schalteinrichtung 198 umfassen jeweils die ineinander
greifenden Antriebsauskragungen 202 und 206. Die
Schalteinrichtung 198 ist auf der Vorgelegewelle 86'' so verschiebbar, dass die Auskragungen 202 und 206 sich
in Eingriff bringen lassen.
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Wenn
die Auskragungen 202 und 206 ineinander greifen, überträgt das Zwischenrad 82'' das Drehmoment nur in der Richtung
des Pfeiles B'' auf die Vorgelegewelle 86''. Wenn die Spindel 78'', der Stößel 138'' und
der Antriebsnocken 102'' in der Richtung
des Pfeiles A'' angetrieben werden,
wird der Schlagnocken 114'' (nicht dargestellt,
aber vergleichbar mit dem Schlagnocken 114') gegenläufig gedreht und es wird eine
Hämmerfunktion
bereitgestellt. Wenn die Spindel 78'' in
der entgegengesetzten Richtung gedreht wird, wird der Schlagnocken 114'' nicht gegenläufig gedreht und es wird keine
Hämmerfunktion
bereitgestellt.
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Wenn
die Auskragungen 202 und 206 nicht ineinander
greifen, dreht sich das Zwischenrad 82'' frei
auf der Vorgelegewelle 86''. Wenn die Spindel 78'' in eine der beiden Richtungen
gedreht wird, wird der Schlagnocken 114'' nicht
gegenläufig
gedreht und es wird keine Hammerfunktion bereitgestellt.
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7 veranschaulicht
eine dritte alternative Bauform für einen Schlagwerkmechanismus 14''. Gemeinsame Bauelemente werden
durch Verwendung der gleichen Bezugszahlen mit dem Zusatz " " " ausgewiesen.
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Bei
dieser Bauform umfasst der Stößel 138'' eine vordere Auskragung 210 mit
den sich axial erstreckenden Keilprofilen 214. Eine Spannvorrichtung 182'' umfasst axial erstreckende Keilprofile 218 und ist
direkt auf die vordere Auskragung 210 des Stößels 138'' montiert, so dass die Spannvorrichtung 182'' axial am Stößel 138'' befestigt
ist. Die Keilprofile 214 und 218 stellen sicher,
dass die Drehbewegung vom Stößel 138'' auf die Spannvorrichtung 182'' und auf das Werkzeugteil 18'' übertragen wird.
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Verschiedene
Merkmale der Erfindung werden in den nachfolgenden Patentansprüchen dargelegt.