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Hintergrund der Erfindung
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Technisches Fachgebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Gehäuse für Vorrichtungen,
wie etwa angetriebene Werkzeuge, einschließlich Bohrmaschinen, angetriebene
Schraubendreher und Schneidwerkzeuge. Insbesondere bezieht sich
die vorliegende Erfindung auf eine Endkappenanordnung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Erläuterung
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Moderne
Hersteller von angetriebenen Werkzeugen versuchen normalerweise,
leistungsfähige
und robuste Werkzeuge zu liefern, die sowohl ergonomisch gestaltet
sind als auch einen außerordentlich
hohen Wert bei einem relativ niedrigen Preis haben. Oftmals scheint
jedoch das Ziel einer robusten ergonomischen Gestaltung nicht mit
dem Anbieten des Werkzeugs zu einem relativ niedrigen Preis übereinzustimmen,
da zusätzliche
Prozesse, wie das Überformen,
oder eine Vielzahl von Teilen, wie etwa Schwingungsisolatoren und
Dichtungen, erforderlich sind, die scheinbar keine bedeutende Werterhöhung darstellen.
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Das Überformen
des Griffs eines Handwerkzeugs ist im Fachgebiet zum Zweck der Verringerung der Übertragung
von Schwingungen auf die Hand des Benutzers bekannt. In diesen Situationen
wird die Außenfläche des
Werkzeuggriffs mit einem elastischen Material überformt. Der überformte
Bereich zielt darauf, die Schwingungen, die zwischen dem Gehäuse des
Werkzeugs und der Hand des Benutzers übertragen werden, zu dämpfen. Der überformte Bereich
beeinflusst nicht den Betrieb des Werkzeugs an sich, und daher ist
die Anwendung des Überformens
auf einen relativ kleinen Bereich an dem Äußeren des Werkzeugs begrenzt,
um die Kosten des Werkzeugs zu minimieren. Genauer ausgedrückt, wird
der Überformvorgang
normalerweise in einer nicht funktionalen Weise vorgenommen, die
die Kosten des gefertigten Artikels erhöht, ohne eine im angemessenen
Verhältnis
dazu stehende Werterhöhung
zu erzielen.
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Wenn
auch Teile, wie etwa Isolatoren und selbst Dichtungen, für den korrekten
Betrieb des angetriebenen Werkzeugs notwendig sein können, erhöht ihre
getrennte Beschaffenheit trotzdem die Kosten des angetriebenen Werkzeugs
sowohl hinsichtlich des Materials als auch hinsichtlich des Montagearbeitsaufwands.
Ferner ist bekannt, dass das Vorsehen von mehr Bauteilen einen nachteiligen
Einfluss auf die Fehlerraten und die Garantiekosten ausübt. Es bleibt
daher im Fachgebiet ein Bedarf für
ein funktionales Überformen
bestehen, das den Wert des hergestellten Artikels in einem Maße erhöht, das
mit seinen Kosten in einem angemessenen Verhältnis steht.
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Weitere
Beispiele des Standes der Technik sind in der Patentanmeldung mit
der Veröffentlichungsnummer
US 5 738 177 offenbart.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Endkappenanordnung mit den Merkmalen von Anspruch
1 zur Verfügung
gestellt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden
Beschreibung und den beigefügten
Ansprüchen
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen zu erkennen, wobei
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1 eine
Seitenansicht eines angetriebenen Werkzeugs zeigt, das gemäß den Merkmalen der
vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
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2 eine
perspektivische Explosionsansicht eines Bereichs des angetriebenen
Werkzeugs aus 1 zeigt;
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3 eine
perspektivische Ansicht eines Bereichs des Gehäuses des angetriebenen Werkzeugs
aus 1 zeigt, die die Rückseite der Endkappenanordnung
darstellt;
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4 eine
Vorderansicht der Endkappenanordnung zeigt;
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5 eine
Schnittansicht entlang der Linie 5-5 aus 4 zeigt;
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6 eine
Ansicht eines Bereichs des angetriebenen Werkzeugs aus 1 mit
abgenommener Endkappenanordnung von hinten zeigt;
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7 eine
Seitenansicht eines Bereichs des angetriebenen Werkzeugs aus 1 mit
abgenommener Endkappenanordnung zeigt;
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8 eine
Ansicht gleich der aus 4 zeigt, die jedoch die Endkappenschale
vor dem Überformarbeitsvorgang
darstellt;
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9 eine
Ansicht gleich der aus 5 zeigt, die jedoch die Endkappenschale
vor dem Überformarbeitsvorgang
darstellt;
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10 eine
Ansicht gleich der aus 4 zeigt, die jedoch eine andere
Gestaltung des Überformelements
darstellt;
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11 eine
partielle Schnittansicht eines Bereichs eines angetriebenen Werkzeugs
zeigt, das eine Endkappenanordnung mit einem Überformelement verwendet, das
in der in 10 dargestellten Weise aufgebaut
ist;
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12 eine
perspektivische Explosionsansicht eines Bereichs des angetriebenen
Werkzeugs aus 1 zeigt, die ausführlicher
die Getriebeanordnung darstellt;
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13 eine
perspektivische Explosionsansicht eines Bereichs des angetriebenen
Werkzeugs aus 1 zeigt, die ausführlicher
die Untersetzungsgetriebeanordnung, die Getriebehülse, einen
Bereich des Gehäuses
und einen Bereich des Kupplungsmechanismus darstellt;
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13a eine Schnittansicht entlang einer Längsachse
des zweiten Zahnkranzes zeigt;
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13b eine Schnittansicht entlang der Längsachse
des dritten Zahnkranzes zeigt;
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14 eine
Seitenansicht der Getriebehülse zeigt;
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15 eine
Ansicht der Getriebehülse
von hinten zeigt;
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16 eine
Schnittansicht entlang der Linie 16-16 aus 15 zeigt;
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17 eine
Schnittansicht entlang der Linie 17-17 aus 15 zeigt;
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18 eine
Explosionsansicht der Untersetzungsgetriebeanordnung zeigt;
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19 eine
Schnittansicht entlang einer Längsachse
des angetriebenen Werkzeugs aus 1 zeigt,
die ausführlicher
einen Bereich der Untersetzungsgetriebeanordnung darstellt;
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20 eine
Ansicht eines Bereichs des ersten Untersetzungsträgers von
vorn zeigt;
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21 eine
Schnittansicht entlang einer Längsachse
des angetriebenen Werkzeugs aus 1 zeigt,
die ausführlicher
einen Bereich der Untersetzungsgetriebeanordnung darstellt;
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22 eine
Ansicht eines Bereichs des dritten Untersetzungsträgers von
hinten zeigt;
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23 eine
Schnittansicht entlang der Längsachse
des angetriebenen Werkzeugs aus 1 zeigt,
die die Getriebeanordnung im ersten Übersetzungsverhältnis positioniert
darstellt;
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24 eine
Schnittansicht gleich der aus 23 zeigt,
die jedoch die Getriebeanordnung im zweiten Übersetzungsverhältnis positioniert
darstellt;
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25 eine
Schnittansicht gleich der aus 23 zeigt,
die jedoch die Getriebeanordnung im dritten Übersetzungsverhältnis positioniert
darstellt;
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26 eine
Ansicht eines Bereichs des angetriebenen Werkzeugs aus 1 zeigt,
die ausführlicher
den Drehzahlwählmechanismus
darstellt;
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27a eine Seitenansicht des Drehzahlwählelements
zeigt;
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27b eine Ansicht des Drehzahlwählelements von oben zeigt;
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27c eine Schnittansicht durch die Mittelachse
des Drehzahlwählmechanismus
zeigt;
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28 eine
Ansicht der Abtriebsspindelanordnung von hinten zeigt;
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29 eine
Explosionsansicht des Kupplungsmechanismus zeigt;
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29a eine perspektivische Ansicht eines Bereichs
des Kupplungsmechanismus zeigt, die eine andere Ausgestaltung des
Kupplungselements darstellt;
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29b eine perspektivische Explosionsansicht zeigt,
die eine mehrstückige
Gestaltung für
den ersten Zahnkranz und das Kupplungselement darstellt;
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30 eine
schematische Darstellung der Einstellungsstruktur in einem "abgewickelten" Zustand zeigt;
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31 eine
schematische Darstellung gleich der aus 30 zeigt,
die jedoch eine andere Ausgestaltung des Einstellungsprofils darstellt,
und
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32 eine
schematische Darstellung gleich der aus 30 zeigt,
die jedoch einen Bereich einer anderen Ausgestaltung des Einstellungsprofils darstellt.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführung
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Übersicht
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Bezug
auf die
1 und
2 der Zeichnungen
nehmend, ist ein angetriebenes Werkzeug, das gemäß den Merkmalen der vorliegenden
Erfindung aufgebaut ist, allgemein mit der Bezugszahl
10 gekennzeichnet.
Wie Fachleute erkennen werden, kann die bevorzugte Ausführung der
vorliegenden Erfindung entweder eine Vorrichtung mit Netzanschluss
oder eine schnurlose (mit Batterie betriebene) Vorrichtung sein,
wie etwa ein tragbarer Schraubendreher oder eine tragbare Bohrmaschine.
In der speziellen dargestellten Ausführung, ist das angetriebene
Werkzeug
10 eine schnurlose Bohrmaschine mit einem Gehäuse
12,
einer Motoranordnung
14, einer Mehrgang-Getriebeanordnung
16,
einem Kupplungsmechanismus
18 einer Abtriebsspindelanordnung
20,
einem Spannfutter
22, einer Auslöseanordnung
24 und
einer Batterieeinheit
26. Fachleute werden verstehen, dass
mehrere der Komponenten des angetriebenen Werkzeugs
10,
wie etwa das Spannfutter
22, die Auslöseanordnung
24 und
die Batterieeinheit
26, in ihrer Art herkömmlich sind
und in der vorliegenden Anmeldung nicht ausführlicher im Detail beschrieben
werden müssen.
Bezug kann auf eine Vielzahl von Veröffentlichungen genommen werden,
um ein vollständigeres
Verständnis
der Funktionsweise der herkömmlichen
Merkmale des angetriebenen Werkzeugs
10 zu gewährleisten.
Ein Beispiel solcher Veröffentlichungen
ist das gemeinschaftlich übertragene
US-Patent Nr. 5 897 454 ,
erteilt am 27. April 1999.
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Das
Gehäuse 12 weist
eine Endkappenanordnung 30 und eine Griffschalenanordnung 32 auf, die
ein Paar von zusammenpassenden Griffschalen 34 aufweist.
Die Griffschalenanordnung 32 weist einen Griffbereich 36 und
einen Antriebsstrang oder Körperbereich 38 auf.
Die Auslöseanordnung 24 und die
Batterieeinheit 26 sind mechanisch mit dem Griffbereich 36 und
elektrisch mit der Mo toranordnung 14 gekoppelt. Der Körperbereich 38 weist
einen Motorhohlraum 40 und einen Getriebehohlraum 42 auf.
Die Motoranordnung 14 ist in dem Motorhohlraum 40 untergebracht
und weist eine drehbare Abtriebswelle 44 auf, die sich
in den Getriebehohlraum 42 erstreckt. Ein Motorritzel 46 mit
einer Vielzahl von Zahnradzähnen 48 ist
für die
Drehung mit der Abtriebswelle 44 gekoppelt. Die Auslöseanordnung 24 und
die Batterieeinheit 26 wirken zusammen, um wahlweise der Motoranordnung 14 elektrischen
Strom in einer Weise zuzuführen,
die allgemein im Fachgebiet bekannt ist, und um die Drehzahl und
die Drehrichtung der Abtriebswelle 44 zu steuern.
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Die
Getriebeanordnung 16 ist in dem Getriebehohlraum 42 untergebracht
und weist einen Drehzahlwählmechanismus 60 auf.
Das Motorritzel 46 koppelt die Getriebeanordnung 16 mit
der Abtriebswelle 44, die eine relativ hohe Drehzahl und
einen Eingangsantrieb mit geringem Drehmoment zu der Getriebeanordnung 16 überträgt. Die
Getriebeanordnung 16 weist mehrere Untersetzungselemente
auf, die wahlweise durch den Drehzahlwählmechanismus 60 in
Eingriff gebracht werden, um mehrere Übersetzungsverhältnisse
bereitzustellen. Jedes der Übersetzungsverhältnisse
vervielfacht die Drehzahl und das Antriebseingangsdrehmoment in
einer vorbestimmten Weise und gestattet es, die Abtriebsdrehzahl
und das Abtriebsdrehmoment der Getriebeanordnung 16 in
gewünschter
Weise zwischen einer relativ geringen Drehzahl und einem hohen Abtriebsdrehmoment
sowie einer relativ hohen Drehzahl und einem geringen Abtriebsdrehmoment
zu verändern. Die
Getriebeabtriebsleistung wird der Abtriebsspindelanordnung 20 zugeführt, mit
der das Spannfutter 22 zur Drehung gekoppelt ist, um es
zu erlauben, das Drehmoment auf einen Werkzeugeinsatz (nicht dargestellt)
zu übertragen.
Der Kupplungsmechanismus 18 ist mit der Getriebeanordnung 16 gekoppelt
und ist betätigbar,
um die Größe des der
Eingangsantriebsleistung zugehörigen
Drehmoments auf eine vorbestimmte, wählbare Drehmomentgrenze zu
beschränken.
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Funktionales Überformen
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Insbesondere
auf die 2 bis 9 Bezug nehmend,
ist eine Endkappenanordnung 30 dargestellt, die eine Endkappenschale 100 und
ein Überformelement 102 aufweist.
In dem vorliegenden Beispiel ist die Endkappenschale aus einem Kunststoffmaterial,
wie etwa ABS (Akrylnitril Butadien Styren), durch Spritzgießen geformt.
Die Endkappenschale 100 bildet einen Endkappenhohlraum 104,
der so dimensioniert ist, dass er den Bereich der Motoranordnung 14,
der sich von der Griffschalenanordnung 32 nach hinten erstreckt,
aufnehmen kann. Eine Vielzahl von ersten und zweiten Öffnungen 108 und 110 für radiale
Vorsprünge
und die anliegende Stirnfläche 128 sind
in die vordere Stirnfläche 114 der
Endkappenschale 100 eingeformt, und eine Vielzahl von Schraubennaben 116 sind
in den Umfang der Endkappenschale 100 eingeformt. Jede
der ersten und zweiten Öffnungen 108 und 110 für radiale
Vorsprünge
ist so dimensioniert, dass sie einen der ersten radialen Vorsprünge 120 bzw.
der zweiten radialen Vorsprünge 122 aufnehmen
kann, die in der hinteren Stirnfläche 124 der Griffschalen 34 gebildet
sind. Die ersten und zweiten Öffnungen 108 und 110 für die radialen
Vorsprünge
wirken mit den ersten und zweiten radialen Vorsprüngen 122 zusammen,
um die Endkappenschale 100 mit der Griffschalenanordnung 32 korrekt
auszurichten, sowie eine Drehung zwischen ihnen zu verhindern. Ein
gekrümmter
Bereich 128 der vorderen Stirnfläche 114 der Endkappenschale 100 ist
angewinkelt, um mit der anstoßenden
Stirnfläche 132 der
hinteren Stirnfläche 124 der
Griffschalen 34 zusammenzupassen. Die Schraubvorsprünge 116 gestatten
es, die Endkappenschale 100 mittels einer Vielzahl von
Schrauben 138 fest mit der Motorabdeckung 136 zu
koppeln. Die Geometrie der Motorabdeckung 136 ist so ausgeführt, dass
sie durch die Griffschalen 34 eingespannt wird. Daher wirkt
das Befestigen der Endkappenschale 100 an der Motorabdeckung 136 so,
dass die Endkappenschale 100 fest gegen die hintere Stirnfläche 124 der
Griffschalenanordnung 32 sowie dicht an der hinteren Grifföffnung 139 in
der Griffschalenanordnung 32 gehalten wird.
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Eine
Vielzahl von seitlichen Öffnungen 140 ist
in die Seiten der Endkappenschale 100 geformt, um es der
Luft zu erlauben, durch die Griffschalenanordnung 32 zu
strömen
und die Motoranordnung 14 in einer im Fachgebiet bekannten
Weise zu kühlen. Eine
Vielzahl von hinteren Öffnungen 144 ist
in die Rückseite
der Endkappenschale 100 geformt, wobei jede der hinteren Öffnungen 144 einen
vertieften Bereich 146, der sich nur partiell in die äußere Oberfläche 148 der
Endkappenschale 100 erstreckt, und einen durchgehenden
Bereich 150 aufweist, der sich vollständig durch die Endkappenschale 100 erstreckt.
Ein Paar von Haltevorsprüngen 152 ist
ausgebildet, um sich von der inneren Oberfläche 154 der Endkappenschale 100 nach
innen in den Endkappenhohlraum 104 zu erstrecken. Ein Kanal 156 ist
in der inneren Oberfläche 154 der
Endkappenschale 100 gebildet und schneidet jede der hinteren Öffnungen 144 und
jeden der Haltevorsprünge 152.
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Das Überformelement 102 ist
aus einem elastischen Material, wie etwa einem thermoplastischen
Elastomer (z. B. HYTREL®, hergestellt von der E.
I. du Pont de Nemours and Company) gebildet und ist gleichzeitig
in einem Spritzgussprozess an die Endkappenschale 100 angeformt
und mit ihr verbunden. In dem speziellen vorliegenden Beispiel weist das Überformelement 102 eine
Vielzahl von Stoßdämpfungselementen 170,
ein Paar von Isolatoren 172 und ein Kopplungselement 174 auf.
Jedes der Stoßdämpfungselemente 170 erstreckt
sich von einem Punkt, der ungefähr
mit der inneren Oberfläche 154 der
Endkappenschale 100 übereinstimmt,
bis zu einem Punkt von etwa 0,5 mm bis etwa 1,5 mm und vorzugsweise
etwa 0,75 mm hinter der äußeren Oberfläche 148 der
Endkappenschale 100. Eine Gestaltung in dieser Weise erlaubt
es den Stoßdämpfungselementen 170,
einen Grad von Stoßabsorption zu
erreichen, der die Wahrscheinlichkeit der Beschädigung der Endkappenschale 100,
falls das Werkzeug 10 herunterfällt, verringert. Ferner ist
es für
einen Benutzer manchmal erforderlich, eine relativ große Kraft
auf das Werkzeug 10 auszuüben, wenn zum Beispiel eine
Lochsäge
verwendet wird, um Löcher mit
großen
Durchmessern zu bohren. In solchen Situationen neigt der Betreiber
dazu, auf die Rückseite des
Werkzeugs 10 zu drücken,
um eine Kraft in Richtung der Achse des Spannfutters 22 auszuüben. In solchen
Situationen stellen die Stoßdämpfungselemente 170 dem
Betreiber eine relativ weiche und komfortable Oberfläche zur
Verfügung,
die rutschfest ist sowie die Schwingungen dämpft, die auf den Benutzer übertragen
werden.
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Die
Isolatoren 172 sind um die Haltevorsprünge 152 herum an der
inneren Oberfläche 154 der
Endkappenschale 100 ausgebildet. In dem vorliegenden Beispiel
weist jeder der Isolatoren 172 ein ringförmiges Element 180 auf,
das sich vor der inneren Oberfläche 154 der
Endkappenschale 100 erstreckt. Die Gestaltung in dieser
Weise erlaubt es der Endkappenschale 100, mit den Isolatoren 172 an dem äußeren Durchmesser 14a und
an der hinteren Oberfläche 14b des
Motorgehäuses 14c einzugreifen,
um den Motor 14d fest in der Motorabdeckung 136 zu
halten. Das verhindert, dass sich die Komponenten der Motoranordnung 14 entlang
der Längsachse
des Werkzeugs 10 bewegen, und dämpft die Schwingungen, die
während
des Betriebs der Motoranordnung 14 erzeugt werden. Das
Kopplungselement 174 ist fest mit jedem der Stoßdämpfungselemente 170 und
mit jedem der Isolatoren 172 gekoppelt. Das Kopplungselement 174 liefert
einen Fließpfad,
durch den das elastische Material während der Ausbildung der Stoßdämpfungselemente 170 und der
Isolatoren 172 fließt.
Das Kopplungselement 174 verbindet weiterhin die Stoßdämpfungselemente 170 und
die Isolatoren 172 und gestaltet dadurch ihr Entfernen
von der Endkappenschale 100 schwieriger.
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Fachleute
werden erkennen, dass dieser Aspekt an verschiedenen anderen Positionen
in der Griffanordnung 32 zum Abdichten zwischen zwei oder
mehr Komponenten, zum Dämpfen
von Schwingungen oder zum Positionieren einer Komponente in Bezug
auf eine andere zur Anwendung gebracht werden kann. Ein solches
Beispiel ist in den 10 und 11 dargestellt,
wobei die Isolatoren 172 modifiziert sind, um sich um den
Umfang eines Bereichs des Endkappenhohlraums 104 zu erstrecken
und um abdichtend die hintere Oberfläche 14b des Motors 14d zu
berühren.
Die Isolatoren 172 dichten die Schnittstelle zwischen der
Endkappenschale 100 und der Motoranordnung 14 ab,
während
die Stoßdämpfungselemente 170 die
hinteren Öffnungen 144 in
der Endkappenschale 100 abdichten. Der durch die Isolatoren 172 gebildete
Raum 188 wird dann mit Schmierfett oder mit einem anderen
geeigneten Schmiermittel gefüllt,
das ein Motorankerlager 190 schmiert.
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Getriebeanordnung
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Bezug
auf 12 nehmend, ist die Getriebeanordnung 16 als
ein dreistufiges Getriebe mit drei Geschwindigkeiten dargestellt,
das eine Getriebehülse 200,
eine Untersetzungszahnradgetriebeanordnung 202 und den
Drehzahlwählmechanismus 60 aufweist.
Weiterhin auf die 13 bis 17 Bezug nehmend,
weist die Getriebehülse 200 ein
Wandelement 210 auf, das eine allgemeine Getriebebohrung oder
einen Hohlraum 212 bildet, in der (dem) die Untersetzungszahnradgetriebeanordnung 202 angeordnet
ist. Die Getriebehülse 200 weist
einen Körper 214 und
eine Basis 216 auf. Der Körper 214 der Getriebehülse 200 ist
im Durchmesser ziemlich gleichförmig
und allgemein im Durchmesser kleiner als die Basis 216.
Der Innendurchmesser der Basis 216 ist so dimensioniert,
dass sie den zylindrischen Nasenbereich 220 der Motorabdeckung 136 aufnehmen kann.
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Eine
Vielzahl von erhöhten
Flächen 226 ist an
der Basis 216 ausgebildet. Die erhöhten Flächen 226 bilden eine
Vielzahl von ersten Nuten 228 in der Außenfläche 230 der Basis 216 und
eine Vielzahl von zweiten Nuten 232 in der Innenfläche 234 der
Basis 216. Die ersten Nuten 228 sind dazu ausgestaltet,
die Ausrichtungsrippen 238 aufzunehmen, die an der Innenfläche 242 der
Griffschalen 34 gebildet sind, um die Getriebehülse 200 mit
den Griffschalen 34 auszurichten und eine Drehung zwischen
der Getriebehülse 200 und
dem Gehäuse 12 zu
verhindern. Vorzugsweise sind die ersten Nuten 228 und
die Ausrichtungsrippen 238 in einer Weise ausgestaltet,
dass die Getriebehülse 200 nur
in einer Ausrichtung mit den Griffschalen 34 zusammengefügt werden
kann (d. h. die Ausgestaltung der ersten Nuten 228 und
der Ausrichtungsrippen 238 verhindert, dass die Getriebehülse 200 um
180° aus
der Stellung in Bezug auf die Griffschalen 34 gedreht wird).
Die zweiten Nuten 232 werden nachstehend noch ausführlicher
erläutert.
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Der
Körper 214 der
Getriebehülse 200 ist
so dargestellt, dass er einen zylindrischen Körperbereich 246 und
einen Stiftgehäusebereich 248 aufweist.
In der speziellen dargestellten Ausführung weist der zylindrische
Körperbereich 246 eine
Wählelementführung 250,
eine Vielzahl von Schmiermittelnuten 252 und erste und
zweite Sätze
von Zahnkranzeingriffszähnen 254 bzw. 256 auf.
Die Wählelementführung 250 ist
im Wesentlichen rechteckig im Querschnitt und erstreckt sich von
der Oberseite der äußeren Oberfläche 258 des
Körperbereichs 246. Die
Schmiermittelnuten 252 sind konzentrisch um die obere Hälfte des
Umfangs des Körperbereichs 246 ausgebildet.
Die Schmiermittelnuten 252 weisen eine Tiefe von 0,25 (0,01
Inch) mm bis 0,75 mm (0,03 Inch) auf, um ein Schmiermittel, wie
etwa Schmierfett, auf der oberen Hälfte des Umfangs des Körperbereichs 246 zu
halten. Die Wirkungsweise der Wählelementführung 250 und
der Schmiermittelnuten 252 wird nachstehend noch ausführlich erläutert.
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Ein
erhöhter
Wulst 264 teilt das Innere des Körperbereichs 246 in
erste und zweite Gehäusebereiche 260 bzw. 262.
Der erste Satz von Zahnkranzeingriffszähnen 254 ist an der
inneren Oberfläche 266 des
Körperbereichs 246 gebildet
und erstreckt sich von dem erhöhten
Wulst 264 in Richtung auf die Basis 216. Der zweite
Satz von Zahnkranzeingriffszähnen 256 ist
ebenfalls an der inneren Oberfläche des
Körperbereichs 246 gebildet,
erstreckt sich jedoch von dem erhöhten Wulst 264 nach
vorn. Die Zähne 268 des
ersten und zweiten Satzes von Zahnkranzeingriffszähnen 254 und 256 sind
gleichmäßig um die
innere Oberfläche 266 des
Körperbereichs 246 beabstandet.
Die Ausgestaltung jedes Zahns 268 in dem ersten und zweiten
Satz von Zahnkranzeingriffszähnen 254 und 256 ist
darin gleich, dass jeder Zahn, der sich von dem erhöhten Wulst 264 erstreckt,
ein Paar von parallelen Eingriffsflächen 270 aufweist
und an dem Kopfbereich 272 endet. Der Kopfbereich 272 jedes
Zahns 268 ist sowohl abgerundet als auch konisch ausgebildet,
um die Fähigkeit
seines Kämmens
mit einem Bereich der Untersetzungszahnradgetriebeanordnung 202 zu
erhöhen,
wie es nachfolgend ausführlich
beschrieben wird.
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Der
Stiftgehäusebereich 248 erstreckt
sich von dem Körperbereich 246 über einen
wesentlichen Bereich der Länge
des Körperbereichs 246 nach
unten. Eine Öffnung 274 für ein Betätigungselement
ist in dem Stiftgehäusebereich 248 gebildet
und erstreckt sich durch die Basis 216 der Getriebehülse 200 nach
hinten. In der speziellen dargestellten Ausführung ist die Öffnung 274 für ein Betätigungselement
abgestuft und weist einen ersten Bereich 276 mit einem
ersten Durchmesser an der Rückseite
der Getriebehülse 200 und
einen zweiten Bereich 278 mit einem kleineren Durchmesser
an der Vorderseite der Getriebehülse 200 auf.
In dem dargestellten Beispiel tritt der erste Bereich 276 der Öffnung 274 für ein Betätigungselement
durch die Wand des ersten Gehäusebereichs 260 und
bildet eine Nut 280 in der inneren Oberfläche 234 der
Basis 216. Der Stiftgehäusebereich 248 wird
nachfolgend noch ausführlicher
erläutert.
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Ein
Paar von ersten Klemmschlitzen 284 und ein Paar von zweiten
Klemmschlitzen 286 ist in der Getriebehülse 200 ausgebildet,
wobei sich die Klemmschlitze 284 derart entlang den Seiten
der Getriebehülse 200 erstrecken,
dass sie parallel zu der Längsachse
der Getriebehülse 200 liegen.
Das erste Paar von Klemmschlitzen 284 ist durch die Seiten des
Körperbereichs 246 hinter
dem erhöhten
Wulst 264 ausgebildet und erstreckt sich nach hinten in Richtung
auf die Basis 216. Die Tiefe des ersten Paars von Klemmschlitzen 284 ist
so dimensioniert, dass sie sich nicht durch den Bereich des Wandelements 210 erstrecken,
der die Basis 216 bildet. Das zweite Paar von Klemmschlitzen 286 ist
ebenfalls durch die Seiten des Körperbereichs 246,
beginnend vor dem erhöhten
Wulst 264, ausgebildet und erstreckt sich durch die vordere
Stirnfläche 288 der
Getriebehülse 200.
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Bezug
auf die 12, 13, 18 und 23 nehmend,
weist die Untersetzungszahnradgetriebeanordnung 202 einen
ersten Untersetzungsgetriebezahnradsatz 302, einen zweiten
Untersetzungsgetriebezahnradsatz 304 und einen dritten
Untersetzungsgetriebezahnradsatz 306 auf. Die ersten, zweiten
und dritten Untersetzungsgetriebezahnradsätze 302, 304 und 306 können in
einer aktiven und in einer inaktiven Betriebsart betrieben werden.
Das Betreiben in der aktiven Betriebsart bewirkt, das der Untersetzungsgetriebezahnradsatz
einen Drehzahlreduzierungs- und einen Drehmomentvervielfachungsvorgang
ausführt,
während
das Betreiben des Untersetzungsgetriebezahnradsatzes in einer inaktiven
Betriebsart bewirkt, dass der Untersetzungsgetriebezahnradsatz einen
Abtrieb mit einer Drehzahl und einem Drehmoment bereitstellt, die
etwa der Drehzahl und dem Drehmoment des Eingangs gleichen, der
diesem Untersetzungsgetriebezahnradsatz zugeführt wird. In der speziellen
dargestellten Ausführung
ist jeder der ersten, zweiten und dritten Untersetzungsgetriebezahnradsätze 302, 304 und 306 ein
Planetengetriebezahnradsatz. Fachleute werden jedoch verstehen,
dass verschiedene andere Typen von Untersetzungsgetriebezahnradsätzen, die
im Fachgebiet gut bekannt sind, einen oder mehrere der Untersetzungsgetriebezahnradsätze ersetzen
können,
die den Untersetzungsgetriebezahnradsatz 202 bilden.
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Wie
dargestellt, weist der erste Untersetzungsgetriebezahnradsatz 302 ein
erstes Untersetzungselement oder ersten Zahnkranz 310,
einen ersten Satz von Planetenrädern 312 und
einen ersten Untersetzungsplanetenradträger 314 auf. Der erste Zahnkranz 310 weist
eine ringförmige
Struktur mit einer Vielzahl von Zähnen 310a auf, die
entlang seinem Innendurchmesser ausgebildet sind. Eine Kupplungsstirnfläche 316 ist
in den äußeren Umfang
der vorderen Stirnfläche 318 des
ersten Zahnkranzes 310 geformt und wird nachfolgend noch
ausführlicher erläutert. Der
erste Zahnkranz 310 ist in dem Bereich des Hohlraums 212 angeordnet,
der durch die Basis 216 gebildet wird. Die vordere Stirnfläche 318 des ersten
Zahnkranzes 310 berührt
eine in der Getriebehülse 200 gebildete
Abstufung 320, die in der Getriebehülse 200 ausgebildet
ist und dadurch die Fähigkeit
des ersten Zahnkranzes 310 begrenzt, sich nach vorn in
den Hohlraum 212 zu bewegen.
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Der
erste Untersetzungsplanetenradträger 314 ist
in Form eines flachen Zylinders gebildet, der eine Vielzahl von
Stiften 322 aufweist, die sich von seiner hinteren Stirnfläche 324 erstrecken.
Eine Vielzahl von Zähnen 314a ist
fast über
den gesamten äußeren Umfang
des ersten Untersetzungsplanetenradträgers 314 gebildet,
wobei eine Zahnkehle 314b zwischen jedem Paar benachbarter
Zähne 314a gebildet
ist. Wegen des Abstands der Zähne 314a ist eine
der Kehlen (d. h. die Kehle 314b) vergleichsweise größer als
die restlichen Kehlen 314b, weil ein Zahn 314a im äußeren Umfang
des ersten Untersetzungsplanetenradträgers 314 fehlt. In
der speziellen dargestellten Ausführung sind die Zähne 314a des ersten
Untersetzungsplanetenradträgers 314 so
ausgestaltet, dass sie nicht mit den Zähnen 310a des ersten
Zahnkranzes 310 kämmend
in Eingriff sind.
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Insbesondere
auf die 19 und 20 Bezug
nehmend, ist das Profil der Zähne 314a ausführlicher
dargestellt. Wie dargestellt, endet jeder Zahn 314a an
einem sich allmählich
ausbildenden Radius 326 an der vorderen Stirnfläche 328 des
ersten Untersetzungsplanetenradträgers 314, endet jedoch
abrupt an der hinteren Stirnfläche 324 des
ersten Untersetzungsplanetenradträgers 314. Ein Radius 330 ist auch
in den Kehlen 314b zwischen den Zähnen 314a ausgebildet.
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Erneut
auf die 12, 13, 15, 18 und 23 Bezug
nehmend, ist eine erste Druckscheibe 332 mit einem ersten
ringförmigen
Bereich 334, einem zweiten ringförmigen Bereich 336 und
einer Vielzahl von Haltevorsprüngen 338 hinter dem
ersten Untersetzungsgetriebezahnradsatz 302 angeordnet.
Die Haltevorsprünge 338 greifen
mit den zweiten Nuten 232 in der Basis 216 der
Getriebehülse 200 ein,
wodurch eine relative Drehung zwischen der ersten Druckscheibe 332 und
der Getriebehülse 200 verhindert
wird. Der Innendurchmesser der Basis 216 ist so dimensioniert,
dass sie die Motorabdeckung 136 aufnehmen kann, wodurch
die Stirnfläche 340 der
Motorabdeckung 136 die axiale Bewegung der ersten Druckscheibe 332 verhindert.
Der erste ringförmige
Bereich 334 berührt
die hintere Stirnfläche 342 des
ersten Zahnkranzes 310, stellt eine Verschleißfläche zur
Verfügung
und steuert das Ausmaß,
in dem sich der erste Zahnkranz 310 in axialer Richtung
bewegen kann. Der zweite ringförmige
Bereich 336 ist axial von dem ersten ringförmigen Bereich 334 beabstandet
und erstreckt sich nach vorn von dem ersten ringförmigen Bereich 334,
um eine Verschleißfläche für den ersten
Satz von Planetenrädern 312 zur
Verfügung
zu stellen, die auch das Ausmaß,
in dem sie sich in axialer Richtung bewegen können, steuert.
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Der
erste Satz von Planetenrädern 312 weist mehrere
Planetenräder 344 auf,
von denen jedes eine zylindrische Form mit einer Vielzahl von Zähnen 344a,
die an ihren äußeren Umfängen gebildet
sind, und eine Stiftöffnung 346 hat,
die in ihren Mittelpunkten gebildet sind. Jedes Planetenrad 344 ist
drehbar auf einem der zugehörigen
Stifte 322 und auf dem ersten Untersetzungsplanetenradträger 314 gelagert und
so positioniert, dass seine Zähne 344a kämmend mit
den Zähnen 314a des
ersten Zahnkranzes 310 eingreifen. Ein erhöhter Bereich 348 ist
an der vorderen und hinteren Stirnfläche 350 bzw. 352 jedes
Planetenrads 344 ausgebildet, der die Zähne 344a daran hindert,
an dem ersten Untersetzungsplanetenradträger 314 und an der
ersten Druckscheibe 332 zu reiben und Staub oder Späne zu erzeugen,
die die Leistungsfähigkeit
der Getriebeanordnung 16 beeinträchtigen und ihre Betriebslebensdauer
verringern würden.
Da die Zähne 46a des
Motorritzels 46 an der Abtriebswelle 44 sich ebenfalls
in kämmendem
Eingriff mit den Zähnen 344a der
Planetenräder 344 befinden,
dient das Motorritzel 46 als Sonnenrad für den ersten
Untersetzungsgetriebezahnradsatz 302.
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Der
zweite Untersetzungsgetriebezahnradsatz 304 ist in dem
Bereich des Hohlraums 212 angeordnet, der durch den ersten
Gehäusebereich 260 gebildet
wird, und weist ein zweites Sonnenrad 358, ein zweites
Untersetzungselement oder zweiten Zahnkranz 360, einen
zweiten Satz von Planetenrädern 362 und
einen zweiten Untersetzungsplanetenradträger 364 auf. Das zweite
Sonnenrad 358 ist zur Drehung mit dem ersten Untersetzungsplanetenradträger 314 befestigt.
Das zweite Sonnenrad 358 weist eine Vielzahl von Zähnen 358a auf,
die sich von der vorderen Stirnseite 328 des ersten Untersetzungsplanetenradträgers 314 nach
vorn erstrecken.
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Der
zweite Zahnkranz 360 ist eine ringförmige Struktur mit einer Vielzahl
von entlang seinem inneren Durchmesser ausgebildeten Zähnen 360a.
Die Zähne 360a können an
der hinteren Stirnfläche 366 des
zweiten Zahnkranzes 360 stark angefast sein, enden jedoch
abrupt an der vorderen Stirnfläche 368. Bevorzugter
ist ein starker Radius 369 an der hinteren Stirnfläche 366 und
an den Flanken jeder der Zähne 360a ausgebildet,
wobei eher der starke Radius 369 verwendet wird als die
starke Anfasung, da der starke Radius 369 an den Zähnen 360a einen besseren
Eingriff zwischen dem zweiten Zahnkranz 360 und dem ersten
Untersetzungsplanetenradträger 314 gewährleistet.
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An
dem äußeren Umfang
des zweiten Zahnkranzes 360 ist eine Vielzahl von Hülseneingriffszähnen 370 ausgebildet.
Die Hülseneingriffszähne 370 erstrecken
sich nach vorn in Richtung auf die vordere Stirnfläche 368 des
zweiten Zahnkranzes 360 und enden an einem Kopfbereich 372,
der abgerundet und nach vorn und innen abgeschrägt ist. Eine ringförmige Klemmnut 374 ist
ebenfalls in den äußeren Umfang
des zweiten Zahnkranzes 360 eingeformt. In dem dargestellten
Beispiel ist die Klemmnut 374 ein rechteckiger Schlitz
mit einem Paar von Seitenwänden 376.
Die Klemmnut 374 wird nachfolgend noch ausführlicher
erläutert.
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Der
zweite Untersetzungsplanetenradträger 364 ist in Form
eines flachen Zylinders mit einer Vielzahl von Stiften 378 ausgebildet,
die sich von seiner hinteren Stirnfläche 380 erstrecken.
Der zweite Satz von Planetenrädern 362 ist
so dargestellt, das er eine Vielzahl von Planetenrädern 382 aufweist.
Jedes Planetenrad 382 ist in der Form im Wesentlichen zylindrisch
und weist eine Vielzahl von Zähnen 382a,
die in seinen äußeren Umfang
geformt sind, und eine Stiftöffnung 384 auf,
die in seiner Mitte ausgebildet ist. Jedes Planetenrad 382 ist
drehbar auf einem der zugehörigen
Stifte 378 gelagert, und der zweite Untersetzungsplanetenradträger 382 ist
so positioniert, dass die Zähne 382a der
Planetenräder 382 kämmend mit
den Zähnen 360a des
zweiten Zahnkranzes 360 eingreifen. Die Zähne 358a des
zweiten Sonnenrads 358 greifen ebenfalls kämmend mit
den Zähnen 382a der
Planetenräder 382 ein.
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Der
dritte Untersetzungsgetriebezahnradsatz 306 ist in dem
Bereich des Hohlraums 212 angeordnet, der durch den zweiten
Gehäusebereich 262 gebildet
wird, und weist ein drittes Sonnenrad 398, ein drittes
Untersetzungselement oder einen dritten Zahnkranz 400,
einen dritten Satz von Planetenrädern 402 und
einen dritten Untersetzungsplanetenradträger 404 auf. Das dritte
Sonnenrad 398 ist zur Drehung mit dem zweiten Untersetzungsplanetenradträger 364 fest
verbunden. Das dritte Sonnenrad 398 weist eine Vielzahl
von Zähnen 398a auf,
die sich vor der vorderen Stirnfläche 406 des zweiten
Untersetzungsplanetenradträgers 364 nach
vorne erstrecken.
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Der
dritte Zahnkranz 400 ist eine Ringstruktur mit einer Vielzahl
von Zähnen 400a,
die entlang seinem inneren Durchmesser ausgebildet sind. Die Zähne 400a können an
der vorderen Stirnfläche 412 des
dritten Zahnkranzes 400 stark angefast sein, enden jedoch
abrupt an der hinteren Stirnfläche 414. Bevorzugter
ist ein starker Radius 407 an der vorderen Stirnfläche 412 und
an den Flanken jeder der Zähne 400a ausgebildet,
wobei eher der starke Radius 407 verwendet wird als die
starke Anfasung, da der starke Radius 407 an den Zähnen 400a einen besseren
Eingriff zwischen dem dritten Zahnkranz 400 und dem dritten
Untersetzungsplanetenradträger 404 gewährleistet.
In dem äußeren Umfang
des dritten Zahnkranzes 400 ist eine Vielzahl von Hülseneingriffszähnen 418 ausgebildet;
die Hülseneingriffszähne 418 erstrecken
sich nach hinten in Richtung auf die hintere Stirnfläche 414 des
dritten Zahnkranzes 400 und enden an einem Kopfbereich 420,
der abgerundet und nach vorn und innen abgeschrägt ist. Eine ringförmige Klemmnut 422 ist
ebenfalls in dem äußeren Umfang
des zweiten Zahnkranzes 400 ausgebildet. In dem dargestellten
Beispiel ist die Klemmnut 422 ein rechteckiger Schlitz
mit einem Paar von Seitenwänden 424.
Die Klemmnut 422 wird nachfolgend noch ausführlicher
erläutert.
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Der
dritte Untersetzungsplanetenradträger 404 ist in Form
eines flachen Zylinders mit einer Vielzahl von Stiften 428 ausgebildet,
die sich von seiner hinteren Stirnfläche 430 erstrecken.
Eine Vielzahl von Zähnen 404a ist
fast in dem gesamten äußeren Umfang
des dritten Untersetzungsplanetenradträgers 404 ausgebildet,
wobei eine Zahnkehle 404b zwischen jedem Paar benachbarter
Zähne 404a gebildet
ist. Wegen des Abstands der Zähne 404a ist eine
der Kehlen (d. h. die Kehle 404b) relativ größer als
die restlichen Kehlen 404b, weil ein Zahn 404a im äußeren Umfang
des dritten Untersetzungsplanetenradträgers 404 fehlt. In
der speziellen dargestellten Ausführung sind die Zähne 404a des
dritten Untersetzungsplanetenradträgers 404 so ausgestaltet, dass
sie nicht mit den Zähnen 382a der
zweiten Planetenräder 382 kämmend in
Eingriff kommen können.
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Kurz
auf die 21 und 22 Bezug
nehmend, ist dort das Profil der Zähne 404a detaillierter dargestellt.
Wie dargestellt, ist die hintere Stirnfläche 430 des dritten
Untersetzungsplanetenradträgers 404 angefast,
und ein sich schnell ausbildender Radius 434 ist in jeder
der Flanken der Zähne 404a und der
Zahnkehlen 404b gebildet. Jeder Zahn 404a endet
abrupt an der vorderen Stirnfläche 436 des
dritten Untersetzungsplanetenradträgers 404.
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Erneut
auf die 12, 13, 15, 18 und 23 Bezug
nehmend, ist der dritte Satz der Planetenräder 402 so dargestellt,
dass er eine Vielzahl von Planetenrädern 438 aufweist.
Jedes Planetenrad 438 weist im Wesentlichen eine zylindrische
Form mit einer Vielzahl von Zähnen 438a, die
in seinem äußeren Umfang
ausgebildet sind, und eine Stiftöffnung 440 auf,
die durch seinen Mittelpunkt gebildet ist. Jedes Planetenrad 438 ist
drehbar auf einem der zugehörigen
Stifte 428 gelagert, und der dritte Untersetzungspla netenradträger 404 ist
so positioniert, dass die Zähne 438a der
Planetenräder 438 kämmend mit
den Zähnen 400a des
dritten Zahnkranzes 400 eingreifen. Ein erhöhter Bereich 442 ist
in jeder der vorderen und hinteren Stirnflächen der Planetenräder 438 gebildet,
der die Zähne 438a daran
hindert, an dem dritten Untersetzungsplanetenradträger 404 zu
reiben und Staub oder Späne
zu erzeugen, die die Leistungsfähigkeit
der Getriebeanordnung 16 beeinträchtigen und ihre Betriebslebensdauer
verringern würden.
Eine zweite Druckscheibe 450 ist um das dritte Sonnenrad 398 angeordnet,
und die Zähne 398a des
dritten Sonnenrads 398 befinden sich in kämmendem
Eingriff mit den Zähnen 438a der
Planetenräder 438.
Die zweite Druckscheibe 450 weist eine Vielzahl von Haltevorsprüngen 452 auf,
die dazu ausgestaltet sind, mit entsprechenden Vorsprungsnuten 454 (13)
einzugreifen, die in der Innenfläche 266 des
Körperbereichs 246 der
Getriebehülse 200 ausgebildet
sind. Die Haltevorsprünge 452 und
die Vorsprungsnuten 454 wirken zusammen, um eine relative
Drehung zwischen der zweiten Druckscheibe 450 und der Getriebehülse 200 zu
verhindern.
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Die
Abtriebsspindelanordnung 20 weist ein Übertragungselement 458 zum
Koppeln einer Spindel 460 für die Drehung mit dem dritten
Untersetzungsplanetenradträger 404 auf,
um so das Antriebsdrehmoment von der Untersetzungsgetriebeanordnung 202 zu
dem Spannfutter 22 zu übertragen.
Ein solches Übertragungselement 458 ist
im Fachgebiet gut bekannt und kann leicht an die vorliegende Getriebeanordnung
angepasst werden. Daher braucht eine ausführliche Erläuterung des Übertragungselements 458 hierin
nicht zu erfolgen.
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Bezug
auf die 13, 13a, 13b, 16, 17, 18 und 23 bis 28 nehmend,
ist der Drehzahlwählmechanismus 60 zwischen
einer ersten Stellung 500, einer zweiten Stellung 502 und
einer dritten Stellung 504 bewegbar und weist einen Schaltbereich 510 zum
Aufnehmen einer Drehzahlveränderungseingabe
und einen Betätigungselementbe reich 512 zum
Handhaben der Untersetzungsgetriebeanordnung 202 gemäß der Drehzahlveränderungseingabe
auf. Der Betätigungselementbereich 512 ist
funktionsmäßig mit
der Untersetzungsgetriebeanordnung 202 gekoppelt und bewegt die
zweiten und dritten Untersetzungsgetriebezahnradsätze 304 und 306 zwischen
aktiven und inaktiven Betriebsweisen in Reaktion auf eine Bewegung
des Schaltbereichs 510 zwischen den ersten, zweiten und
dritten Stellungen 500, 502 und 504.
In der speziellen dargestellten Ausführung weist der Betätigungselementbereich 512 ein
Drehwählelement 520, eine
Vielzahl von Drahtklemmen 522 und ein Federelement 523 auf.
Jede der Drahtklemmen 522 ist aus einem runden Draht hergestellt,
der in die Form eines Halbkreises 524 gebogen ist und ein
Paar von Vorsprüngen 526 aufweist,
die sich von dem Halbkreis 524 nach außen erstrecken und etwa an
der Mittellinie des Halbkreises 524 positioniert sind.
Der Halbkreis 524 ist so dimensioniert, dass er in die
Klemmnuten 374 und 422 in den zweiten und dritten
Zahnkränzen 360 bzw. 400 passt.
In dieser Hinsicht erstreckt sich der Halbkreis 524 weder
radial nach außen
von einem der zugehörigen
Zahnkränze 360, 400,
noch klemmt er an den Seitenwänden 376, 424 der
Klemmnuten 374, 422 fest. In dem vorliegenden Beispiel
sind die Seitenwände 376, 424 der
Klemmnuten 374, 422 etwa 1,25 mm (0,05 inch) voneinander
beabstandet, und der Durchmesser des Drahtes, der die Klemmen bildet,
beträgt
etwa 1 mm (0,04 inch).
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Die
Vorsprünge 526 der
Drahtklemmen 522 erstrecken sich aus dem Hohlraum 212 nach
außen in
einen der zugehörigen
Klemmschlitze 284, 286, die in der Getriebehülse 200 ausgebildet
sind. Die Vorsprünge 526 sind
lang genug, um sich nach außen
von der äußeren Oberfläche 258 des
Körpers 214 der
Getriebehülse 200 zu
erstrecken, jedoch nicht so weit, dass sie sich radial von dem Bereich der
ersten Klemmschlitze 284 in der Basis 216 der Getriebehülse 200 nach
außen
erstrecken. Die Ausgestaltung der Drahtklemmen 522 in dieser
Weise erleichtert den Zusammenbau der Getriebeanordndung 16 und
ermöglicht
es, dass die Drahtklemmen 522 an den zweiten und dritten
Zahnkränzen 360 und 400 angebracht
werden können,
nachdem diese Anordnungen in den Hohlraum 212 entlang der
Längsachse
der Getriebehülse 200 eingesetzt
sind.
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Insbesondere
auf die 13 und 27a bis 27c Bezug nehmend, ist das Drehwählelement 520 so
dargestellt, das es einen gekrümmten Wählerkörper 530,
einen Schaltvorsprung 532 und eine Vielzahl von Beabstandungselementen 534 aufweist.
Ein Paar erster Nockenschlitze 540a und 540b,
ein Paar zweiter Nockenschlitze 544a und 544b,
eine Federöffnung 546 und
eine Führungsöffnung 548 sind
durch den Wählerkörper 530 ausgebildet.
Der Wählerkörper 530 ist
so dimensioniert, dass er mit dem Außendurchmesser des Körperbereichs 246 der
Getriebehülse 200 in
einer Gleitpassung eingreifen kann. Die Führungsöffnung 548 weist im
Wesentlichen Rechteckform auf und ist so dimensioniert, dass sie
mit den vorderen und hinteren Oberflächen der Wählelementführung 250 eingreifen
kann. Die Führungsöffnung 548 ist
beträchtlich
breiter als die Breite der Wählelementführung 250 und
ist in dieser Weise dimensioniert, damit das Drehwählelement 520 auf
der Getriebehülse 200 zwischen
einer ersten Drehstellung, einer zweiten Drehstellung und einer dritten
Drehstellung gedreht werden kann. Die Wählelementführung 250 wirkt mit
der Führungsöffnung 548 zusammen,
um das Ausmaß zu
begrenzen, in dem das Drehwählelement 520 auf
der Getriebehülse 200 gedreht
werden kann, wobei eine erste Querseite der Wählelementführung 250 eine erste
Querseite der Führungsöffnung 548 berührt, wenn
das Drehwählelement 520 in
der ersten Drehstellung positioniert ist, und eine zweite Querseite
der Wählelementführung 250 eine
zweite Querseite der Führungsöffnung 548 berührt, wenn
das Drehwählelement 520 in
der dritten Drehstellung positioniert ist.
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Jeder
der ersten Nockenschlitze 540a und 540b ist so
dimensioniert, dass er einen der Vorsprünge 526 der Drahtklemme 522 aufnehmen
kann, die mit dem zweiten Zahnkranz 360 eingreift. In der speziellen
dargestellten Ausführung
weist der erste Nockenschlitz 540a einen ersten Abschnitt 550,
einen zweiten Abschnitt 552 und einen Zwischenabschnitt 554 auf.
Der erste Abschnitt 550 ist in einem ersten vorbestimmten
Abstand von einer Bezugsebene 558 angeordnet, die senkrecht
zu der Längsachse des
Drehwählelements 520 verläuft, und
der zweite Abschnitt 552 ist in einem zweiten Abstand von
der Bezugsebene 558 angeordnet. Der Zwischenabschnitt 554 koppelt
die ersten und zweiten Abschnitte 550 und 552 miteinander.
Die Ausgestaltung des ersten Nockenschlitzes 540b gleicht
der der des ersten Nockenschlitzes 540a, mit der Ausnahme,
dass er in Bezug auf das Drehwählelement 520 so
gedreht ist, dass jeder der ersten, zweiten und Zwischenabschnitte 550, 552 und 554 in
dem ersten Nockenschlitz 540b um 180° von den ersten, zweiten und
Zwischenabschnitten 550, 552 und 554 in
dem ersten Nockenschlitz 540a beabstandet ist.
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Jeder
der zweiten Nockenschlitze 544a und 544b ist so
dimensioniert, dass er einen der Vorsprünge 526 einer entsprechenden
Drahtklemme 522 aufnehmen kann. In der speziellen dargestellten Ausführung weist
der zweite Nockenschlitz 544a einen ersten Abschnitt 560,
einen zweiten Abschnitt 562, einen dritten Abschnitt 564 und
ein Paar von Zwischenabschnitten 566 und 568 auf.
Die ersten und dritten Abschnitte 560 und 564 sind
in einem dritten vorbestimmten Abstand von der Bezugsebene angeordnet,
und der zweite Abschnitt 562 ist in einem vierten Abstand
von der Bezugsebene 558 angeordnet. Der Zwischenabschnitt 566a koppelt
die ersten und zweiten Abschnitte 560 und 562 miteinander, und
der Zwischenabschnitt 568 koppelt die zweiten und dritten
Abschnitte 562 und 566 miteinander. Die Ausgestaltung
des zweiten Nockenschlitzes 544b gleicht der der des zweiten
Nockenschlitzes 544a, mit der Ausnahme, dass er in Bezug
auf das Drehwählelement 520 so
gedreht ist, dass jeder der ersten, zweiten, dritten und Zwischenabschnitte 560, 562, 564 und 566 und 568 in
dem zweiten Nockenschlitz 544b um 180° von den ersten, zweiten, dritten
und Zwischenabschnitten 560, 562, 564 und 566 und 568 in
dem zweiten Nockenschlitz 544a beabstandet ist.
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Bei
mit den ersten Nockenschlitzen 540a und 540b und
den zweiten Nockenschlitzen 544a und 544b in Eingriff
befindlichen Vorsprüngen 526 der Drahtklemmen 522 kann
das Drehwählelement 520 auf
der Getriebehülse 200 zwischen
den ersten, zweiten und dritten Stellungen 500, 502 und 504 gedreht
werden, um wahlweise mit den zweiten und dritten Zahnkränzen 360 und 400 der
ersten und dritten Untersetzungsplanetenradträger 314 bzw. 404 in Eingriff
oder aus dem Eingriff zu kommen. Während der Drehung des Drehwählelements 520 begrenzen die
ersten Nockenschlitze 540a und 540b und die zweiten
Nockenschlitze 544a und 544b die Drahtvorsprünge 526 ihrer
zugehörigen
Drahtklemme 522 und bewirken, dass die Drahtvorsprünge 526 sich
in einem zugehörigen
der ersten und zweiten Klemmschlitze 284 und 286 entlang
der Längsachse
der Getriebehülse 200 bewegen.
Dadurch wird das Drehwählelement 520 wirksam,
um einen Dreheingang in einen axialen Ausgang umzuwandeln, der bewirkt, dass
sich die Drahtklemmen 522 axial in einer vorbestimmten
Weise bewegen. Ein Schmiermittel (nicht speziell dargestellt) ist
auf die Schmiernuten 252, die in den Körperbereich 246 der
Getriebehülse
geformt sind, aufgetragen und wird verwendet, um die Grenzfläche zwischen
der Getriebehülse 200 und
dem Drehwählelement 520 zu
schmieren.
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Das
Positionieren des Drehwählelements 520 in
der ersten Drehstellung 500 bewirkt, dass die Vorsprünge 526 der
Drahtklemme 522, die sich mit dem zweiten Zahnkranz 360 in
Eingriff befindet, in dem ersten Abschnitt 550 der ersten
Nockenschlitze 540a und 540b positioniert werden
und dass die Vorsprünge 526 der
Drahtklemme 522, die sich in Eingriff mit dem dritten Zahnkranz 400 befindet,
in dem ersten Abschnitt 560 der zweiten Nockenschlitze 544a und 544b positioniert
werden. Somit bewirkt das Positionie ren des Drehwählelements 520 in
der ersten Drehstellung, dass die zweiten und dritten Zahnkränze 360 und 400 in
kämmenden
Eingriff mit den ersten und dritten Planetenrädern 362 bzw. 402 gebracht
werden. Gleichzeitig mit dem kämmenden Eingriff
der zweiten und dritten Zahnkränze 360 und 400 mit
den zweiten und dritten Planetenrädern 362 und 402 werden
die Hülseneingriffszähne 370 und 418 der
zweiten und dritten Zahnkränze 360 bzw. 400 in
kämmenden
Eingriff mit den ersten und zweiten Sätzen von Zahnkranzeingriffszähnen 254 bzw. 256 gebracht,
um eine relative Drehung zwischen dem zweiten und dritten Zahnkranz 360 und 400 und
der Getriebehülse 200 zu
verhindern, um dadurch für
die Getriebeanordnung 16 ein erstes Gesamt-Untersetzungs-
oder Übersetzungsverhältnis 570 bereitzustellen,
wie in 23 dargestellt. Fachleute werden verstehen,
dass der Kopfbereich 272 der Zähne 268 der ersten
und zweiten Sätze
von Zahnkranzeingriffszähnen 254 und 256 und
die Kopfbereiche 372 und 420 der Hülseneingriffszähne 370 bzw. 418 abgerundet
und konisch sind, um dadurch ihre Fähigkeit zum kämmenden
Eingriff in Reaktion auf ihre erneute axiale Positionierung entlang
einer Längsachse
der Getriebeanordnung 16 zu verbessern.
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Das
Positionieren des Drehwählelements 520 in
der zweiten Drehstellung 502 bewirkt, dass die Vorsprünge 526 der
Drahtklemme 522, die sich mit dem zweiten Zahnkranz 360 in
Eingriff befindet, in dem ersten Abschnitt 550 der ersten
Nockenschlitze 540a und 540b positioniert werden
und dass die Vorsprünge 526 der
Drahtklemme 522, die sich in Eingriff mit dem dritten Zahnkranz 400 befindet,
in dem zweiten Abschnitt 562 der zweiten Nockenschlitze 544a und 544b positioniert
werden. Somit bewirkt das Positionieren des Drehwählelements 520 in
der zweiten Drehstellung, dass der zweite Zahnkranz 360 in
kämmenden
Eingriff mit den zweiten Planetenrädern 362 gebracht
wird und dass der dritte Zahnkranz 400 in kämmenden
Eingriff mit sowohl den dritten Planetenrädern 402 als auch
mit dem dritten Untersetzungsplanetenradträger 404 gebracht werden. Das
Positionieren des Drehwählelements 520 in
der zweiten Drehstellung 502 positioniert ebenfalls die Hülseneingriffszähne 370 des
zweiten Zahnkranzes 360 in kämmenden Eingriff mit dem ersten
Satz von Zahnkranzeingriffszähnen 254,
wobei die Hülseneingriffszähne 418 des
dritten Zahnkranzes 400 nicht in kämmenden Eingriff mit dem zweiten
Satz von Zahnkranzeingriffszähnen 256 kommen.
Somit wird eine relative Drehung zwischen dem zweiten Zahnkranz 360 und
der Getriebehülse 200 verhindert,
während eine
relative Drehung zwischen dem dritten Zahnkranz 400 und
der Getriebehülse 200 erlaubt
wird, wodurch für
die Getriebeanordnung 16 ein zweites Gesamt-Untersetzungs-
oder Übersetzungsverhältnis 570 bereitgestellt
wird, wie in 24 dargestellt.
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Das
Positionieren des Drehwählelements 520 in
der dritten Drehstellung 504 bewirkt, dass die Vorsprünge 526 der
Drahtklemme 522, die sich mit dem zweiten Zahnkranz 360 in
Eingriff befinden, in dem zweiten Abschnitt 552 der ersten
Nockenschlitze 540a und 540b positioniert werden
und dass die Vorsprünge 526 der
Drahtklemme 522, die sich in Eingriff mit dem dritten Zahnkranz 400 befindet,
in dem dritten Abschnitt 564 der zweiten Nockenschlitze 544a und 544b positioniert
werden. Somit bewirkt das Positionieren des Drehwählelements 520 in
der dritten Drehstellung, dass der zweite Zahnkranz 360 in
kämmendem
Eingriff sowohl mit den zweiten Planetenrädern 362 als auch
dem ersten Untersetzungsplanetenradträger 314 gebracht wird,
während der
dritte Zahnkranz 400 nur in kämmendem Eingriff mit den dritten
Planetenrädern 402 ist.
Das Positionieren des Drehwählelements 520 in
der dritten Drehstellung 504 positioniert ebenfalls die
Hülseneingriffszähne 370 des
zweiten Zahnkranzes 360 außer kämmenden Eingriff mit dem ersten
Satz von Zahnkranzeingriffszähnen 254 und
positioniert die Hülseneingriffszähne 418 an
dem dritten Zahnkranz 400 in kämmenden Eingriff mit den zweiten
Sätzen der
Zahnkranzeingriffszähne 256,
um eine relative Drehung zwischen dem zweiten Zahnkranz 360 und der
Getriebehülse 200 zu
verhindern und eine relative Drehung zwischen dem dritten Zahnkranz 400 und der
Getriebehülse 200 zu
erlauben, wodurch für
die Getriebeanordnung 16 ein drittes Gesamt-Untersetzungs-
oder Übersetzungsverhältnis 574 bereitgestellt
wird.
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In
dem in den 13, 27b und 28 dargestellten
Beispiel ist das Federelement 523 aus einem flachen, rechteckigen
Federstahlstück
gebildet und weist einen abgeflachten Z-förmigen Bereich 580 und
einen erhöhten
Bereich 584 auf. Der abgeflachte Z-förmige Bereich 580 ist
konfiguriert, dass er zwei Verstärkungsstäbe 586 umschlingt,
die sich in die Federöffnung 546 erstrecken,
wodurch es dem erhöhten
Bereich 584 gestattet wird, in einer vorbestimmten Stellung
gehalten zu werden, und weiterhin eine Federkraft zwischen dem Drehwählelement 520 und
dem Federelement 523 zu übertragen. Weiterhin Bezug
auf 28 nehmend, ist der erhöhte Bereich 584 des
Federelements 523 so dimensioniert, das er mit inneren
Einkerbungen 590 eingreift, die in dem Gehäuse 592 der
Abtriebsspindelanordnung 20 ausgebildet sind. Hervorstehende
Flächen 594 sind über den
Umfang, beabstandet von dem Drehwählelement 520, zwischen
den Einkerbungen 590 gebildet. Wenn die Abtriebsspindelanordnung 20 über der
Getriebeanordnung 16 positioniert ist und der Drehzahlwählermechanismus 60 in
einer der ersten, zweiten und dritten Drehstellungen 500, 502 und 504 positioniert
ist, greift der erhöhte
Bereich 584 des Federelements 523 mit einer der
zugehörigen
Einkerbungen 590 ein. Die durch das Federelement 523 erzeugte Kraft
bewirkt, dass eine unbeabsichtigte Drehung des Drehzahlwählermechanismus 60 verhindert
wird, wenn der erhöhte
Bereich 584 in Reaktion auf die Berührung des erhöhten Bereichs 584 und
der erhöhten Fläche 594 nach
unten in Richtung auf das Drehwählelement 520 bewegt
wird. Weiterhin gibt das Anordnen des erhöhten Bereichs 584 in
einer Einkerbung 590 dem Benutzer eine fühlbare Anzeige
der Positionierung des Drehwählelements 520.
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In
der speziellen in den 13 und 27c dargestellten
Ausführung
ist der Schaltbereich 510 so dargestellt, dass er ein gekrümmtes Band 600 mit einem
darin ausgebildeten erhöhten
hohlen und rechteckigen Wählerknopf 602 aufweist.
Das gekrümmte
Band 600 ist aus einem Kunststoffmaterial gebildet und
so konfiguriert, dass es mit dem Außendurchmesser des Drehwählelements 520 übereinstimmt.
Das offene Ende des Wählerknopfes 602 ist ausgestaltet,
den Schaltvorsprung 532 aufzunehmen, wodurch es dem Schaltbereich 510 und
dem Drehwählelement 520 erlaubt
wird, miteinander ohne ein Befestigungselement gekoppelt zu werden.
Die Vielzahl von Beabstandungselementen 534 sind in dem
Drehwählelement 520 ausgebildete
erhöhte
Bereiche, die konzentrisch zu dem Wählerkörper 530 sind und
sich radial von diesem nach außen
erstrecken. Die Beabstandungselemente 534 heben das gekrümmte Band 600 an,
um zu verhindern, dass es die Drahtvorsprünge 526 in den ersten
Nockenschlitzen 540a und 540b berührt. Die
Beabstandungselemente 534 können auch verwendet werden,
um wahlweise Bereiche des Drehwählelements 520,
wie etwa die Bereiche, die den ersten Nockenschlitzen 540a und 540b benachbart
sind, zu verstärken.
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Fachleute
werden verstehen, dass das Drehwählelement 520 (d.
h. die ersten Nockenschlitze 540a und 540b und
die zweiten Nockenschlitze 544a und 544b) etwas
anders ausgestaltet sein können, um
zu bewirken, dass der zweite Zahnkranz 360 kämmend sowohl
mit den zweiten Planetenrädern 362 als
auch mit dem ersten Untersetzungsplanetenradträger 314 eingreift,
während
der dritte Zahnkranz 400 kämmend sowohl mit den dritten
Planetenrädern 402 als
auch mit dem dritten Untersetzungsplanetenradträger 404 eingreift,
um für
die Getriebeanordnung 16 ein viertes Gesamt-Untersetzungs-
oder Übersetzungsverhältnis bereitzustellen.
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Fachleute
werden auch verstehen, dass Wählermechanismen
anderer Ausgestaltungen den hierin dargestellten Wählermechanismus 60 ersetzen
können.
Diese Wählermechanismen
können
Betätigungsele mente
aufweisen, die durch eine Dreh- oder Gleitbewegung betätigt werden,
und sie können Verbindungselemente,
Nocken oder andere Einrichtungen aufweisen, die im Fachgebiet bekannt
sind, um die zweiten und dritten Zahnkränze 360 und 400 in
Bezug auf die Getriebehülse 200 zu
verschieben. Fachleute werden auch verstehen, dass, da die Zahnkränze 360 und 400 unabhängig zwischen
den aktiven und inaktiven Betriebsweisen bewegbar sind (d. h. die
Anordnung eines der zweiten und dritten Zahnkränze 360 und 400 zieht
nicht zwangsläufig
die Positionierung des anderen der zweiten und dritten Zahnkränze 360 und 400 nach
sich), der Schaltmechanismus 60 auch so ausgestaltet sein
könnte,
dass er die zweiten und dritten Zahnkränze 360 und 400 unabhängig voneinander
positioniert.
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Kupplungsmechanismus
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In
den 23, 26 und 28 bis 30 ist
der Kupplungsmechanismus 18 so dargestellt, dass er ein
Kupplungselement 700, eine Eingriffsanordnung 702 und
einen Einstellmechanismus 704 aufweist. Das Kupplungselement 700 ist
so dargestellt, dass es eine ringförmige Struktur aufweist, die
an dem äußeren Durchmesser
des ersten Zahnkranzes 310 fest angebracht ist, und dass
es sich radial nach außen
davon erstreckt. Das Kupplungselement 700 weist eine gekrümmte Kupplungsfläche 316 auf,
die in der vorderen Stirnfläche 318 des
ersten Zahnkranzes 310 ausgebildet ist. Der Außendurchmesser
des Kupplungselements 700 ist so dimensioniert, dass es
sich in dem Bereich des Hohlraums 212 drehen kann, der
durch die Basis 216 der Getriebehülse 200 definiert
ist. Kurz insbesondere auf 29 Bezug
nehmend, ist die Kupplungsfläche 316 des
dargestellten Beispiels so dargestellt, dass sie durch eine Vielzahl
von Scheiteln 710 und Kehlen 712 gebildet ist,
die relativ zueinander so angeordnet sind, dass sie eine Reihe von
Rampen bilden, die durch einen Winkel von etwa 18° definiert
sind. Fachleute werden jedoch verstehen, dass auch andere Kupplungsflächenkonfigurationen
verwendet werden können,
wie etwa eine sinusförmige
Kupplungsfläche 316' (29a).
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Wenn
auch der erste Zahnkranz 310 und das Kupplungselement 700 als
eine einstückige
Struktur (d. h. aus einem Stück
gebildet) dargestellt sind, werden Fachleute erkennen, dass sie
auch anders strukturiert sein können.
Eine solche Ausführung
ist in 29b dargestellt, in der der
erste Zahnkranz 310' so
dargestellt ist, dass er einen ringförmigen Bund 1000 und
eine Vielzahl von Vorsprungsöffnungen 1002 aufweist.
Der ringförmige
Bund 1000 ist so dargestellt, dass er eine Vielzahl von
Rampen 1004 aufweist, die zwei geneigte Seiten aufweisen,
jedoch ansonsten flach sind. Der erste Zahnkranz 310' ist ansonsten
mit dem ersten Zahnkranz 310 identisch. Ein ringförmiger Dämpfer 1008 liegt
gegen den ringförmigen
Bund 1000 an und weist eine Vielzahl von Vorsprungselementen 1010 auf,
die mit den Vorsprungsöffnungen 1002 in
dem ersten Zahnkranz 310' eingreifen,
um zu verhindern, dass sich der Dämpfer 1008 in Bezug
auf den ersten Zahlkranz 310' dreht. Der
Dämpfer 1008 weist
einen Körperbereich 1012 auf,
der dazu ausgestaltet ist, mit der Kontur des ringförmigen Bundes 1000 zusammenzupassen,
und weist daher eine Vielzahl von zusammenpassenden Rampenbereichen 1014 auf,
die so ausgestaltet sind, dass sie mit jeder der Rampen 1004 zusammenpassen.
Der Dämpfer 1008 ist
aus einem geeigneten Stoßdämpfungsmaterial,
wie etwa Azetyl, hergestellt. Das Kupplungselement 700', das ein ringförmiges Element
ist, das aus einem verschleißbeständigen Material,
wie etwa aus gehärtetem
Stahl 8620, hergestellt ist, ist über dem Dämpfer 1008 angeordnet.
Wie der Dämpfer 1008 weist
auch das Kupplungselement 700' eine Vielzahl von Vorsprungselementen 1020, die
in die Öffnungen 1002 eingreifen,
um eine relative Drehung in Bezug auf den ersten Zahnkranz 320' zu verhindern,
und eine Vielzahl von zusammenpassenden Rampenbereichen 1022 auf.
Die zusammenpassenden Rampenbereiche 1022 des Kupplungselements 700' greifen jedoch zusammenpassend
mit den zusammenpassenden Bereichen 1014 des Dämpfers 1008 ein.
Wenn auch die in dieser Weise aufgebaute Struktur im Verhältnis zu
der vorher beschriebenen Ausführung
teurer ist, ist sie jedoch widerstandsfähiger gegenüber den hohen Schlagkräften, die
mit dem Betrieb des Kupplungsmechanismus 18 verbunden sind.
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In
der speziellen dargestellten Ausführung weist die Eingriffanordnung 702 ein
Stiftelement 720, eine Stößelfeder 722 und einen
Stößel 724 auf.
Das Stiftelement 720 weist einen zylindrischen Körperbereich 730 mit
einem Außendurchmesser
auf, der so dimensioniert ist, dass er sich in Gleitpassung mit dem
zweiten Bereich 278 der Betätigungselementöffnung 274 befindet,
die in dem Stiftgehäusebereich 248 der
Getriebehülse 200 gebildet
ist. Das Stiftelement 720 weist weiterhin einen Spitzenbereich 732 und
einen Kopfbereich 734 auf. Der Spitzenbereich 732 ist
so gestaltet, dass er mit dem Einstellmechanismus 704 eingreift,
und ist in dem dargestellten Beispiel in dem Ende des Körperbereichs 730 des
Stiftelements 720 gebildet und durch einen Kugelradius definiert.
Der Kopfbereich 734 ist mit dem Ende des Körperbereichs 730 gegenüber dem
Spitzenbereich 732 gekoppelt und in Form eines flachen
Zylinders oder einer Hülse
gebildet, der (die) dimensioniert ist, um in Gleitpassung in den
ersten Bereich 276 der Betätigungselementöffnung 274 zu
passen. Somit verhindert der Kopfbereich 734, dass das
Stiftelement 720 nach vorn aus der Betätigungselementöffnung 274 herausgedrückt werden
kann.
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Die
Stößelfeder 722 ist
eine Druckfeder, deren Außendurchmesser
dimensioniert ist, in Gleitpassung in den ersten Bereich 276 der
Betätigungselementöffnung 274 zu
passen. Das vordere Ende der Stößelfeder 722 berührt den
Kopfbereich 734 des Stiftelements 720, während das
entgegengesetzte Ende der Stößelfeder 722 den
Stößel 724 berührt. Der
Endbereich 740 des Stößels 724 weist
eine zylindrische Form auf, um in Gleitpassung in den Innendurchmesser der
Stößelfeder 722 zu
passen. In dieser Hinsicht wirkt der Endbereich 740 des
Stößels als ein
Federstößel, um
zu verhindern, dass die Stößelfeder 722 sich
umbiegt, wenn sie zusammengedrückt ist.
Der Stößel 724 weist
ferner einen Stößelbereich 744 mit
einem zylindrisch geformten Körperbereich 746,
einem Spitzenbereich 748 und einen Flanschbereich 750 auf.
Der Körperbereich 746 ist
so dimensioniert, dass er in Gleitpassung in den ersten Bereich 276 der
Betätigungselementöffnung 274 passt. Der
Spitzenbereich 748 ist so ausgestaltet, dass er mit der
Kupplungsstirnfläche 316 eingreift,
und in dem dargestellten Beispiel ist er in dem Ende des Körperbereichs 746 des
Stößels 724 gebildet
und durch einen Kugelradius definiert. Der Flanschbereich 750 ist
an der Schnittlinie zwischen dem Körperbereich 746 und
dem Endbereich 740 gebildet. Der Flanschbereich 750 ist
im Wesentlichen flach und ausgestaltet, eine Vorspannkraft aufzunehmen, die
durch die Stößelfeder 722 ausgeübt wird.
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Der
Einstellmechanismus 704 ist ebenfalls so dargestellt, dass
er eine Einstellstruktur 760 und einen Stellring 762 aufweist.
Die Einstellstruktur 760 hat die Form eines im Wesentlichen
hohlen Zylinders, der so dimensioniert ist, dass er in einen Gehäusebereich 766 der
Abtriebsspindelanordnung 20 passt. Die Einstellstruktur 760 weist
eine ringförmige Stirnfläche 768 auf,
in der ein Einstellprofil 770 ausgebildet ist. Das Einstellprofil 770 weist
ein erstes Einstellsegment 772, ein letztes Einstellsegment 774,
eine Vielzahl von Zwischeneinstellsegmenten 776 und einen
Rampenabschnitt 778 zwischen dem ersten und letzten Einstellsegment 772 und 774 auf. In
der dargestellten Ausführung
ist ein zweiter Rampenabschnitt 779 zwischen dem letzten
Zwischeneinstellsegment 776z und dem letzten Einstellsegment 774 vorgesehen.
In der speziellen dargestellten Ausführung ist auch der Bereich
des Einstellprofils 770 von dem ersten Einstellsegment 772 bis
zum letzten der Zwischeneinstellsegmente 776z als eine Rampe
mit konstanter Neigung ausgebildet. Daher ist der mit dem Gehäusebe reich 766 der
Abtriebsspindelanordnung 20 gekoppelte Stößel 780 radial nach
außen
in Richtung auf den Innendurchmesser der Einstellstruktur 760 vorgespannt,
wobei er gegen die Vielzahl von Rasten 782 wirkt, die in
dem Einstellmechanismus 704 (z. B. in dem Stellring 762)
gebildet sind. Der Stößel 724 und
die Vielzahl von Rasten 782 wirken zusammen, um dem Benutzer
des Werkzeugs 10 eine fühlbare
Anzeige der Stellung des Einstellprofils 770 zu geben sowie
um die freie Drehung der Einstellstruktur 760 zu verhindern,
um die Stellung des Einstellprofils 770 an einem gewünschten der
Einstellsegmente 772, 774 und 776 beizubehalten.
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Der
Stellring 762 ist mit dem Äußeren der Einstellstruktur 760 gekoppelt
und weist eine Vielzahl von erhöhten
Greifflächen 790 auf,
die es dem Benutzer des Werkzeugs 10 gestatten, sowohl
den Stellring 762 als auch die Einstellstruktur 760 bequem
zu drehen, um das Einstellprofil 770 an einem gewünschten
der Einstellsegmente 772, 774 und 776 einzustellen.
Eine Einstellungsanzeigeeinrichtung 792 wird verwendet,
um die Stellung des Einstellprofils 770 in Bezug auf den
Gehäusebereich 766 der Abtriebsspindelanordnung 20 anzuzeigen.
In dem vorliegenden Beispiel weist die Einstellungsanzeigeeinrichtung 792 einen
Pfeil 794, der in den Gehäusebereich 766 der
Abtriebsspindelanordnung 20 geformt ist, und eine Skala 796 auf,
die am Umfang des Stellrings 762 markiert ist.
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Während des
Betriebs des Werkzeugs 10 wird ein anfängliches Antriebsdrehmoment
durch das Motorritzel 46 von der Motoranordnung 14 zu
dem ersten Satz von Planetenrädern 312 übertragen
und veranlasst den ersten Satz von Planetenrädern 312, sich zu
drehen. In Reaktion auf die Drehung des ersten Satzes von Planetenrädern 312 wird
ein erstes Zwischendrehmoment auf den ersten Zahnkranz 310 aufgebracht.
Diesem Drehmoment widersteht ein Kupplungsdrehmoment, das durch
den Kupplungsmechanismus 18 aufgebracht wird. Das Kupplungsdrehmoment
verhindert die freie Drehung des ersten Zahnkranzes 310,
wodurch bewirkt wird, dass das erste Zwischendrehmoment, das auf
den ersten Untersetzungsplanetenradträger 314 und auf den
Rest der Untersetzungsgetriebeanordnung 202 aufgebracht
wird, in einer vorbestimmten Weise gemäß der Einstellung des Schaltmechanismus 60 vervielfacht wird.
In dieser Hinsicht spannt der Kupplungsmechanismus 18 das
erste Untersetzungsgetriebe 302 in die aktive Betriebsart
vor.
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Die
Größe des Kupplungsdrehmoments
wird durch den Einstellmechanismus 704 und insbesondere
durch die relative Höhe
des Einstellsegments 772, 774 oder 776,
das sich in Berührung
mit dem Spitzenbereich 732 des Stiftelements 720 befindet, bestimmt.
Das Positionieren des Einstellmechanismus 704 an einem
vorbestimmten der Einstellsegmente 772, 774 oder 776 drückt das
Stiftelement 720 nach hinten in die Betätigungselementöffnung 274, wodurch
die Stößelfeder 722 zusammengedrückt und
eine Kupplungskraft erzeugt wird. Die Kupplungskraft wird auf den
Flanschbereich 750 des Stößels 724 übertragen
und bewirkt, dass der Spitzenbereich 748 des Stößels 724 mit
der Kupplungsstirnfläche 316 eingreift
und das Kupplungsdrehmoment erzeugt. Das Positionieren des Spitzenbereichs 748 des
Stößels 724 in
einer der Kehlen 712 in der Kupplungsstirnfläche 316 bewirkt,
dass die Drehung des ersten Zahnkranzes 310 in Bezug auf
die Getriebehülse 200 verhindert
wird, wenn die Größe des Kupplungsdrehmoments
das erste Zwischendrehmoment überschreitet.
Wenn das erste Zwischendrehmoment das Kupplungsdrehmoment überschreitet,
wird es jedoch dem ersten Zahnkranz 310 erlaubt, sich in
Bezug auf die Getriebehülse 200 zu
drehen. In Abhängigkeit
von der Ausgestaltung der Kupplungsstirnfläche 316 kann die Drehung
des ersten Zahnkranzes 310 bewirken, dass die Kupplungskraft
um einen ausreichenden Betrag vergrößert wird, um einer weiteren
Drehung zu widerstehen. In solchen Situationen dreht sich der erste
Zahnkranz 310 in eine entgegengesetzte Richtung, wenn die
Größe des ersten Zwischendrehmoments
verringert wird, und erlaubt es, dass der Spitzenbereich 748 des Stößels 724 in Ausrichtung
mit einer der Kehlen 712 in der Kupplungsstirnfläche 316 gelangt.
Wenn die Drehung des ersten Zahnkranzes 310 nicht bewirkt,
dass die Kupplungskraft ausreichend erhöht wird, um die Drehung des
ersten Zahnkranzes 310 vollständig zu verhindern, wird das
erste Untersetzungsgetriebe 302 in die inaktive Betriebsart
gebracht, wobei sich der erste Zahnkranz 310 so dreht,
dass er die Übertragung
des ersten Zwischendrehmoments auf den ersten Untersetzungsplanetenradträger 314 verhindert.
In solchen Situationen wird kein Drehmoment durch die Bereiche der
Getriebeanordnung 16 übertragen,
die vor dem ersten Satz von Planetenrädern 312 angeordnet
sind (z. B. der Untersetzungsplanetenradträger 314, das zweite
Sonnenrad 358 und der zweite Satz von Planetenrädern 362).
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Die
Ausgestaltung des Kupplungsmechanismus 18 in dieser Weise
ist dahingehend äußerst vorteilhaft,
dass das Kupplungsdrehmoment dimensioniert ist, um dem ersten Zwischendrehmoment
zu widerstehen, im Gegensatz zu dem Abtriebsdrehmoment des Werkzeugs 10,
das durch die Mehrfachuntersetzungsgetriebeanordnung 16 erzeugt
und über das
Spannfutter 22 übertragen
wird. In dieser Hinsicht kann der Kupplungsmechanismus 18 relativ klein
dimensioniert werden, wodurch die Fähigkeit verbessert wird, ihn
in das Werkzeug 10 einzubeziehen oder in ihm unterzubringen.
Weiterhin kann, da die Drehzahl- oder Übersetzungsverhältnisse
nach dem oder hinter dem ersten Zahnkranz 310 verändert sind,
der Kupplungsmechanismus 18 über einen relativ großen Bereich
von Abtriebsdrehmomenten betrieben werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Kupplungsmechanismen,
die betrieben werden, um das Abtriebsdrehmoment eines Getriebes
zu begrenzen, können
diese Einrichtungen normalerweise über ein relativ schmales Drehmomentenband
betrieben werden, das eine Veränderung
ihrer Kupplungsfeder erfordert, wenn eine beträchtliche Verschiebung der Größe des Abtriebsdrehmoments
gewünscht
wird. Im Gegensatz dazu kann der Kupplungsmechanismus 18 eine
beträchtliche
Verschiebung in der Größe des Abtriebsdrehmo ments
des Werkzeugs 10 aufnehmen, indem einfach die Getriebeanordnung 16 mit
einem anderen (d. h. mit einem geringeren oder höheren) Übersetzungsverhältnis betrieben
wird.
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Im
Betrieb eines drehenden angetriebenen Werkzeugs, wie etwa des Werkzeugs 10,
ist es oft vorteilhaft, zwischen zwei Kupplungseinstellungen zu wechseln,
wenn das Werkzeug 10 verwendet wird, um sowohl ein Loch
zu bohren als auch danach eine Schraube in diesem Loch zu installieren.
Daher kann der Einstellmechanismus 704 relativ zu der Abtriebsspindelanordnung 20 gedreht
werden, um den Einstellmechanismus 704 an einem gewünschten
der Einstellsegmente 772, 774 und 776 zu
positionieren, um den ersten Arbeitsvorgang auszuführen und
danach, gedreht zu einem zweiten der Einstellsegmente 772, 774 und 776,
den zweiten Arbeitsvorgang auszuführen. Im Gegensatz zu den bekannten
Kupplungsanordnungen ist der Einstellmechanismus 704 der
vorliegenden Erfindung so ausgestaltet, dass die Einstellstruktur 760 und
der Stellring 762 um einen Winkel von 360° drehbar
sind. Unter der Annahme, dass die Einstellstruktur 760 an
einem Zwischeneinstellsegment 776x zu positionieren ist,
würde die Drehung
des Einstellmechanismus 704 um einen Winkel von 360° die Einstellstruktur 760 an
den anderen Zwischeneinstellsegmenten 776 sowie an den ersten
und letzten Einstellsegmenten 772 und 774 und
an dem Rampenabschnitt 778 vorbeiführen, so dass die Einstellstruktur 760 erneut
an dem Zwischeneinstellsegment 776x positioniert wäre. Dieses Merkmal
ist besonders günstig,
wenn es erforderlich ist, die Kupplungseinstellung zwischen einer
relativ hohen Einstellung und einer relativ niedrigen Einstellung
zu verändern.
In dieser Hinsicht gestattet es der Rampenabschnitt 778,
den Stellring 762 (und die Einstellstruktur 760)
von der höchsten
Kupplungseinstellung, die dem letzten Einstellsegment entspricht,
bis zu der niedrigsten Kupplungseinstellung, die der ersten Kupplungseinstellung
entspricht, zu drehen, ohne den Kupplungsmechanismus 18 in
einer der Zwischenkupplungseinstellungen zu positionieren. Somit
kann der Benutzer des Werkzeugs 10 die Kupplungseinstellung
von der maximalen bis zur minimalen Einstellung (und umgekehrt)
durch Drehen des Stellrings 762 um einen relativ kleinen
Betrag verändern.
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Wenn
auch das Einstellprofil 770 bisher so beschrieben ist,
dass es eine konstante Neigung aufweist, werden Fachleute erkennen,
dass es auch etwas anders strukturiert sein kann. So kann zum Beispiel
das Einstellprofil 770' so
ausgebildet sein, dass jedes der ersten, letzten und Zwischensegmente 772', 774' und 776' mit Rasten
versehen ist, wie in 31 dargestellt. In dieser Anordnung
sind die Rasten 782 in der Einstellstruktur 760 und
der Stößel 780 in
dem Gehäusebereich 766 der
Abtriebsspindelanordnung 20 nicht erforderlich, da die
Einstellsegmente 772', 774' und 776' mit der Eingriffsstruktur 702 zusammenwirken,
um dem Benutzer des Werkzeugs 10 eine fühlbare Anzeige der Stellung
des Einstellprofils 770' bereitzustellen
und um die freie Drehung der Einstellstruktur 760 zu verhindern.
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Ein
anderes Beispiel ist in 32 dargestellt, in
der das Einstellprofil 770' im
Wesentlichen dem Einstellprofil 770 gleicht, mit der Ausnahme,
dass der Rampenabschnitt 779 fehlt, so dass das letzte
Zwischeneinstellsegment 776z unmittelbar dem letzten Einstellsegment 774 benachbart
ist.
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Wenn
auch die Erfindung in der Beschreibung unter Bezug auf eine bevorzugte
Ausführung beschrieben
und in den Zeichnungen dargestellt ist, werden Fachleute verstehen,
dass verschiedene Änderungen
durchgeführt
und Äquivalente
für Elemente davon
verwendet werden können,
ohne von dem Schutzumfang der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert
ist, abzuweichen. Weiterhin können Modifikationen
ausgeführt
werden, um eine Anpassung einer speziellen Situation oder eines
speziellen Materials an die Merkmale der Erfindung vorzunehmen,
ohne von ihrem wesentlichen Schutzumfang abzuweichen. Es ist daher
beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die spezielle, in den
Zeichnungen dargestellte und in der Beschreibung beschriebene Ausführung als
die beste gegenwärtig
zu betrachtende Ausführungsart
beschränkt
ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungen einschließt, die
in die Beschreibung der beigefügten
Ansprüche
fallen.