EP2038090A1

EP2038090A1 - Elektrohandwerkzeug

Info

Publication number: EP2038090A1
Application number: EP07728817A
Authority: EP
Inventors: Dietmar Saur
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-06-27
Filing date: 2007-05-04
Publication date: 2009-03-25
Also published as: CN101479078A; US20090308626A1; WO2008000545A1; DE102006029363A1

Abstract

Als Bohr- und/oder Schlaghammer ausgebildetes Elektrohandwerkzeug, mit einer Arbeitsspindel, einem Schlagwerk und einem elektrischen Antriebsmotor, der über eine Getriebe- und Kupplungseinrichtung mit einer die Arbeitsspindel antreibenden Zwischenwelle und/oder einem Schlagwerksantrieb verbindbar ist, wobei die Getriebe- und Kupplungseinrichtung ein Getriebe besitzt. Es ist vorgesehen, dass das Getriebe (50) ein mehrstufiges Stirnradgetriebe (51) ist, dessen Gänge durch axiale Verlagerung der Zwischenwelle (15) geschaltet werden.

Description

Beschreibung

Titel Elektrohandwerkzeug

Die Erfindung betrifft ein als Bohr- und/oder Schlaghammer ausgebildetes Elektrohandwerkzeug, mit einer Arbeitsspindel, einem Schlagwerk und einem elektrischen Antriebsmotor, der über eine Getriebe- und Kupplungseinrichtung mit einer die Arbeitsspindel antreibenden Zwischenwelle und/oder einen Schlagwerksantrieb verbindbar ist, wobei die Getriebe- und Kupplungseinrichtung ein Getriebe besitzt.

Stand der Technik

Das Einsatzgebiet für Bohr- und/oder Schlaghämmer ist sehr vielfältig. Die Hauptanwendungen bestehen in Hammerbohren (Schlagbohren) und Meißeln (ohne Drehantrieb). Derartige Elektrohandwerkzeuge werden ferner auf dem Arbeitsfeld von Bohroder Schlagbohrmaschinen oder Schraubern eingesetzt. Die Erzeugnisse unterscheiden sich je nach Haupteinsatzgebiet. Schnittgeschwindigkeiten zum Bohren von Beton, Holz, Stahl, Nichteisenmetallen oder Kunststoffen unterscheiden sich sehr stark, das heißt, es sind entsprechende Drehzahlen erforderlich. Beim Bohren von Gestein ist die Arbeitsspindeldrehzahl erheblich kleiner zu wählen als beim Bohren von Holz und Stahl. Die Drehzahl ist auch vom Kühlmedium und vom Material der Bohrerschneide abhängig. Es gibt auch Anwendungen, bei denen eine schnelle Arbeitsspindeldrehzahl erforderlich ist, beispielsweise beim Rühren. Die bisherigen Bohr- und/oder Schlaghämmer sind für die verschiedenen, aufgezeigten Anwendungsfälle nicht besonders geeignet oder nur begrenzt einsetzbar. Da Bohr- und/oder Schlaghämmer immer leistungsdichter, das heißt kompakter, gebaut werden, eignen sich diese Elektrohandwerkzeuge auch in Bezug auf ihre Ergonomie für den Einsatz auf dem Gebiet von Bohrmaschinen.

Offenbarung der Erfindung

Das als Bohr- und/oder Schlaghammer ausgebildete Elektrohandwerkzeug der Erfindung der eingangs genannten Art soll vielfältig einsetzbar sein. Der ursprüngliche Einsatzbereich derartiger Elektrohandwerkzeuge soll erweitert und für die jeweiligen Arbeitsfälle optimiert werden. Hierzu ist das Getriebe als mehrstufiges Stirnradgetriebe ausgebildet, dessen Gänge durch axiale Verlagerung der Zwischenwelle geschaltet werden. Diese Bauform führt zu einer kleinen, handlichen Baugröße und ermöglicht durch das mehrstufige Stirnradgetriebe das Einstellen unterschiedlicher Arbeitsspindeldrehzahlen, sodass mindestens eine Drehzahl insbesondere für ein Schlagbohren/Bohren zur Verfügung steht und mindestens eine weitere, schnellere Drehzahl insbesondere für ein Bohren mit großer Drehzahl vorliegt. Durch die Gangumschaltung mittels axialer Verlagerung der Zwischenwelle ist eine einfache und kompakte Bauweise realisiert, die eine sichere Funktion gewährleistet.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zwischenwelle mindestens zwei, unterschiedliche Durchmesser aufweisende Stirnräder des Stirnradgetriebes derart zugeordnet sind, dass die Stirnräder ihre Axialposition beim axialen Verlagern der Zwischenwelle beibehalten. Die Stirnräder sind hinsichtlich ihrer axialen Anordnung somit ortsfest innerhalb des Gehäuses des Elektrohandwerkzeugs angeordnet, wobei sie diese Axialpositionen auch nicht verlassen, wenn die Zwischenwelle axial verlagert wird, um eine Betriebsartenumschaltung vorzunehmen. Unter einer Betriebsartenumschaltung ist sowohl eine Arbeitsspindeldrehzahländerung zu verstehen, als insbesondere auch ein Wechsel von beispielsweise reinem Bohrbetrieb auf einen Schlagbohrbetrieb oder einen reinen Meißelbetrieb. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Zwischenwelle ein Mitnahmeprofil aufweist, das in unterschiedlichen Axialpositionen der Zwischenwelle mit jeweils einem Gegenmitnahmeprofil des einen oder des anderen Stirnrads oder mit keinem der Stirnräder drehfest gekuppelt ist. Je nach Axialposition der Zwischenwelle kommt somit das eine oder das andere Stirnrad in Funktion, was zu unterschiedlichen Arbeitsspindeldrehzahlen führt. Wird die Zwischenwelle durch ihre entsprechende Axialverlagerung von den Stirnrädern entkuppelt, so kann dies beispielsweise genutzt werden, um den Meißelbetrieb durchzuführen, bei dem lediglich ein Schlagen des Werkzeugs, nicht jedoch dessen Drehung erfolgt.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn eine Verdrehsicherung der Zwischenwelle vorgesehen ist, die die Zwischenwelle in ihrer entsprechenden Axialverlagerungsstellung dreharretiert. Diese auch als „Variolock" bezeichnete Betriebsart ermöglicht eine drehwinkelfeste Positionierung des Einsatzwerkzeugs beim Meißeln. Demgemäß dient die Variolockstellung zur Positionierung des Einsatzwerkzeuges. Dieses ist um die Hammerdrehachse drehbar gelagert, da kein Formschluss zum Antriebsstrang besteht. In der Meißel-Betriebsart wird das Einsatzwerkzeug durch den Variolock drehfest gelagert.

Schließlich ist es vorteilhaft, wenn das Elektrohandwerkzeug in Pistolenbauform ausgebildet ist, bei der eine Antriebswelle des Antriebsmotors parallel zu der Arbeitsspindel verlaufend angeordnet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und zwar zeigt: Figur 1 eine Seitenansicht des als Bohr- und/oder

Schlaghammer ausgebildeten Elektrohandwerkzeugs,

Figur 2a bis e verschiedene Stellungen eines

Betriebsartenwahlschalters des Elektrohandwerkzeugs der Figur 1 ,

Figur 3 einen Innenbereich des Elektrohandwerkzeugs der Figur 1 ,

Figuren 4 bis 7 verschiedene Stellungen von Funktionsgruppen des Elektrohandwerkzeugs der Figur 1 , um unterschiedliche Betriebsarten herbeizuführen.

Ausfϋhrungsform(en) der Erfindung

Die Figur 1 zeigt ein Elektrohandwerkzeug 1 , das als Bohr- und/oder Schlaghammer 2 ausgebildet ist. Das Elektrohandwerkzeug 1 weist ein Gehäuse 3 mit einem Handgriff 4 auf, wobei dem Handgriff 4 ein Ein-/Ausschalter 5 zugeordnet ist. Ein elektrischer Antriebsmotor wird über ein Stromkabel 6 mit elektrischer Energie versorgt. Auf einer Arbeitsspindel (Drehachse 7) ist eine Werkzeugaufnahme 8 für ein Werkzeug, beispielsweise ein Bohrer, angeordnet. Der erwähnte elektrische Antriebsmotor weist eine Antriebswelle mit einer Drehachse 9 auf, wobei die Drehachse 9 parallel zur Drehachse 7 verläuft, sodass demgemäß das Elektrohandwerkzeug 1 in Pistolenbauform ausgebildet ist.

Am Gehäuse 3 befindet sich ein Betriebsartenwahlschalter 10 mit dem -gemäß der Figuren 2a bis 2e unterschiedliche Betriebsarten des Elektrohandwerkzeugs 1 eingestellt werden können. Dies erfolgt durch Verdrehen des Betriebsartenwahlschalters 10. Die Figur 2a kennzeichnet einen Bohrbetrieb in einem zweiten Gang durch die Bezeichnung B2 sowie ein Bohrersymbol mit der zusätzlichen Bezeichnung „2.". Die Figur 2b kennzeichnet einen Bohrbetrieb in einem ersten Gang, gekennzeichnet durch die Bezeichnung B1 und symbolisch dargestellt durch ein Bohrersymbol und die Beschriftung „1.". Die Figur 2c kennzeichnet eine Stellung des Betriebsartenwahlschalters 10, in der ein Schlagbohrbetrieb durchgeführt wird. Dies wird durch die Bezeichnung SB gekennzeichnet und dargestellt mit einem Bohrersymbol und einem Hammersymbol. Die Figur 2d kennzeichnet einen Variolock-Betrieb, der mit VL gekennzeichnet ist. Schließlich stellt die Figur 2e den Betriebsartenwahlschalter 10 in einer Stellung dar, in der ein reiner Meißelbetrieb M vorliegt, der durch einen Hammer angezeigt wird.

Die Figur 3 bis 7 zeigen einen Innenbereich des Bohr- und/oder Schlaghammers 2 der Figur 1. Ein nichtdargestellter elektrischer Antriebsmotor weist eine Motorwelle 11 auf, auf der ein Ritzel 12 drehfest angeordnet ist. Ferner ist der Endbereich 13 der Motorwelle 11 mit einer Stirnzahnung 14 versehen. Die Motorwelle 11 wird vom nicht dargestellten elektrischen Antriebsmotor um die Drehachse 9 gedreht.

Unterhalb der Motorwelle 11 ist eine Zwischenwelle 15 mit zur Drehachse 9 paralleler Drehachse 16 drehbar, jedoch axial verschiebbar (Doppelpfeil 17) im Gehäuse 3 des

Elektrohandwerkzeugs 1 gelagert. Für die Lagerung des einen Endes der Zwischenwelle 15 ist das Lager 19 vorgesehen. Ferner lagert ein Kugellager 20 ein Drehteil 21 eines Schlagwerkantriebs 22, wobei das Drehteil 21 ein Gleitlager 23 aufweist, welches die Zwischenwelle 15 umfasst. Ein Zwischenflansch 24 des Gehäuses 3 des Elektrohandwerkzeugs 1 weist zur Lagerung der Zwischenwelle 15 ein Kugellager 25 auf. Die Motorwelle 11 ist im Gehäuse 3 mittels eines Kugellagers 26 drehbar und axial unverschieblich gehalten. Ein Achsstutzen 27 eines Stirnrads 28 ist in einem gehäuseseitigen Lager 18 um die Drehachse 16 gelagert, wobei das Stirnrad 28 über ein Kugellager 29 ein weiteres Stirnrad 30 drehbar um die Drehachse 16 lagert und sich das Stirnrad 30 mit einem axialen Fortsatz 31 bis zum Gleitlager 23 erstreckt. Das Stirnrad 28 kämmt mit dem Ritzel 12 und das Stirnrad 30 kämmt mit der Stirnverzahnung 14 der Motorwelle 11.

Die Zwischenwelle 15 weist an einem Ende 31 ' ein Mitnahmeprofil 32 auf, das mit Gegenmitnahmeprofilen 33, 34 von Stirnrad 28 und Stirnrad 30 -je nach Axialstellung der Zwischenwelle 15- zusammenwirken kann, wodurch das Stirnrad 28 oder das Stirnrad 30 eine Drehmitnahme der Zwischenwelle 15 bewirkt.

Die Zwischenwelle 15 weist einen durchmesserkleineren

Bundbereich 35 sowie einen durchmessergrößeren Bundbereich 36 auf, wobei die Anordnung derart gewählt ist, dass -in Längsrichtung der Zwischenwelle 15 gesehen- zunächst das Mitnahmeprofil 32 vorgesehen ist, dann der im Durchmesser größere Bundbereich 36 und dann der im Durchmesser kleinere Bundbereich 35 vorliegt.

Jenseits des Kugellagers 25 weist die Zwischenwelle 15 ein Ritzel 37 auf, das mit einem Zahnring 38 kämmt, der drehfest auf einem Hammerrohr 39 eines Schlagwerks 40 angeordnet ist. Das Hammerrohr 39 ist drehbar um die Drehachse 7 gelagert und nimmt die Werkzeugaufnahme 8 drehfest mit.

Zum Schlagwerksantrieb 22 gehört ein winklig zur Drehachse 16 verlaufendes Kugellager 41 , das einen Schwenkhebel 42 auf dem Drehteil 21 lagert. Der Schwenkhebel 42 steht mit einem nichtdargestellten Kolben schwenkbeweglich in Verbindung, der innerhalb des Hammerrohrs 39 bei einer Schwenkbewegung des Schwenkhebels 42 hin- und herbewegt wird, um ein Luftpolster zu erzeugen, das auf einen im Hammerrohr 39 angeordneten Döpper wirkt, der wiederum auf einen Schlagbolzen einwirkt, um ein in die Werkzeugaufnahme 8 eingespanntes Werkzeug schlagend zu beaufschlagen. Dem Lager 19 ist eine Verdrehsicherung 43 zugeordnet, die -bei entsprechender Axialposition- der Zwischenwelle 15 das Ritzel 37 und damit die Zwischenwelle 15 drehfest arretiert.

Das Ritzel 12, die Stirnverzahnung 14, das Stirnrad 28 und das Stirnrad 30 bilden ein Getriebe 50, insbesondere ein mehrstufiges Stirnradgetriebe 51. Das Getriebe 50 gehört einer Getriebe- und Kupplungseinrichtung 52 an, die ferner als Kupplungsbauteile das Mitnahmeprofil 32 sowie die Gegenmitnahmeprofile 33 und 34 sowie Mitnahmekugeln 44 und entsprechende Fangbereiche im Drehteil 21 aufweist. Auf die Mitnahmekugeln 44 wird nachstehend noch näher eingegangen. Die Mitnahmekugeln 44 bilden zusammen mit entsprechenden Fangbereichen des Drehteils 21 eine Drehmitnahmekupplung 53.

Anhand der Figuren 4 bis 7 soll nachstehend die Funktion des Elektrohandwerkzeugs 1 anhand von fünf unterschiedlichen Betriebsarten, die mittels des Betriebsratenwahlschalters 10 einstellbar sind, erläutert werden.

Wird der Betriebsartenwahlschalter 10 verdreht, so führt dies zu entsprechenden Axialverlagerung der Zwischenwelle 15, wobei der Kraftübertragungsweg zwischen Betriebsartenwahlschalter 10 und Zwischenwelle 15 nicht näher dargestellt ist (zum Beispiel Zahnrad- Zahnstangenprinzip). Befindet sich die Zwischenwelle 15 in der Stellung gemäß Figur 3, so sind Mitnahmeprofil 32 und Gegenmitnahmeprofil 33 des Stirnrads 28 gekoppelt. Das Stirnrad 30 ist nicht drehfest mit der Zwischenwelle 15 verbunden. Die Folge ist, dass durch eine Drehung der Motorwelle 11 aufgrund des Betriebs des Antriebsmotors sowohl das Ritzel 12 als auch die Stirnverzahnung 14 rotieren und demzufolge die beiden Stirnräder 28 und 30 aufgrund ihrer unterschiedlich großen Durchmesser mit unterschiedlichen Drehzahlen mitgenommen werden, wobei jedoch das Stirnrad 30 lediglich auf der Zwischenwelle 15 rotiert, jedoch keine Drehmitnahme durchführt, sondern das Stirnrad 28 die Zwischenwelle 15 mit einem entsprechend schnellen Gang, also einer entsprechend großen Drehzahl, dreht. Mitnahmekugeln 44, die in den entsprechenden Vertiefungen des Axialfortsatzes 31 des Stirnrads 30 lagern, liegen im durchmesserkleineren Bundbereich 35 der Zwischenwelle 15 ein und üben daher auf entsprechende Fangbereiche des Drehteils 21 keine Mitnahmewirkung aus, sodass der Schlagwerkantrieb 22 nicht in Betrieb ist. Die Mitnahmekugeln 44 bilden mit den Fangbereichen die Drehmitnahmekupplung 53. Die mit entsprechender Drehzahl rotierende Zwischenwelle 15 treibt über das Ritzel 37 und den Zahnring 38 das Hammerrohr 39 damit die Werkzeugaufnahme 8 an. Es liegt daher ein Bohrbetrieb mit schneller Drehzahl vor.

Wird mittels des Betriebsartenwahlschalters 10 eine Axialstellung der Zwischenwelle 15 gemäß Figur 4 herbeigeführt, so verlässt das Mitnahmeprofil 32 der Zwischenwelle 15 das Gegenmitnahmeprofil 33 des Stirnrads 28 und tritt in das Gegenmitnahmeprofil 34 des Stirnrads 30 ein. Die Folge ist, dass der Antriebsmotor bei Drehung der Motorwelle 11 eine Drehmomentübertragung über die Stirnzahnung 14 und das Stirnrad 30 und damit auf die Zwischenwelle 15 vornimmt, wobei aufgrund eines größeren Durchmessers des Stirnrads 30 gegenüber dem Stirnrad 28 eine niedrigere Drehzahl der Zwischenwelle 15 vorliegt. Das Stirnrad 28 wird von der Motorwelle 15 zwar über das Ritzel 12 gedreht, dies führt jedoch nicht zu einem Antrieb der Zwischenwelle 15 aufgrund der vorstehend erwähnten Entkupplung. Ein weiterer Unterschied zum Zustand gemäß Figur 3 ergibt sich nicht, sodass dementsprechend ein Antrieb (reiner Bohrantrieb) der Werkzeugaufnahme 8 mit einem langsameren Gang, also mit niedrigerer Drehzahl, vorliegt.

Wird die Zwischenwelle 15 mittels des Betriebsartenwahlschalters 10 noch weiter in Richtung des Pfeils 45 axial verlagert, so liegt die Situation gemäß Figur 5 vor. Dies entspricht einem Schlagbohrbetrieb mit einer Drehzahl, wie sie sich bei der Figur 4 eingestellt hat. Die Drehzahl bleibt aufgrund der Kupplung der Motorwelle 11 über das Stirnrad 30 erhalten, wobei jedoch der im Durchmesser größere Bundbereich 36 die Mitnahmekugeln 44 nach außen drängt, sodass sie in Mitnahmehintergriff zu einer entsprechenden Ausbildung des Drehteils 21 treten, das heißt, die Zwischenwelle 15 treibt das Drehteil 21 an, wodurch der Schwenkhebel 42 in eine gemäß Doppelpfeil 46 gekennzeichnete Hin- und Herbewegung versetzt wird. Hierdurch wird der sich im Hammerrohr 39 befindliche Kolben hin- und herbewegt, der ein

Luftpolster erzeugt, das auf den Döpper und damit auf das Werkzeug wirkt, wodurch das Werkzeug eine Schlagbewegung ausführt. Es wird gleichzeitig gedreht, da ja das Hammerrohr 39 über das Ritzel 37 und den Zahnring 38 in Drehbewegung versetzt wird.

Wird mittels des Betriebsartenwahlschalters 10 die Zwischenwelle 15 noch weiter in Richtung des Pfeils 45 bewegt, so entsteht die Situation gemäß Figur 6 im sogenannten Variolock-Betrieb, dass ein Positionieren des Hammerrohr 39 und somit des dort eingesetzten Werkzeugs beim Meißeln ermöglicht. Die Zwischenwelle 15 ist derart axial positioniert, dass eine Drehmitnahme mit dem Stirnrad 30 nicht mehr vorliegt, jedoch aufgrund der radial nach außen gedrängten Mitnahmekugeln 44 der Schlagwerksantrieb 22 mit der Zwischenwelle 15 noch gekuppelt ist, das Ritzel 37 jedoch noch nicht in Eingriff mit der Verdrehsicherung 43 steht. Der Anwender kann nun die Drehwinkelposition des Einsatzwerkzeugs selber festlegen. Dies erfolgt bei ausgeschaltetem Antriebsmotor. Ein manuelles Verdrehen des Einsatzwerkzeuges führt zu einer entsprechenden Drehung des Hammerrohrs 39 und über den Zahnring 38 sowie das Ritzel 37 zu einem Verdrehen der Zwischenwelle 15.

Wird anschließend -gemäß Figur 7- die Zwischenwelle 15 durch entsprechende Betätigung des Betriebsartenwahlschalters 10 noch weiter in Richtung des Pfeils 45 verlagert, so treten die Zähne des Ritzels 37 endseitig in entsprechende gehäuseseitige Aufnahmen der Verdrehsicherung 43 ein, wodurch die Zwischenwelle 15 verdrehgesichert ist. Damit verbleibt das Einsatzwerkzeug in der gewünschten Drehstellung. Wird nun der Antriebsmotor in Betrieb genommen, so dreht die Motorwelle 11 über die Stirnverzahnung 14 das Stirnrad 30 und damit auch dessen Axialfortsatz 31 , wobei dieser über die Mitnahmekugeln 44 das Drehteil 21 dreht und damit der Schlagwerkantrieb 22 in Funktion tritt, das heißt, das Schlagwerk 40 arbeitet. Da die Zwischenwelle 15 von den beiden Stirnrädern 28 und 30 drehentkoppelt ist, wird keine Drehbewegung des Werkzeugs durchgeführt, sodass ein reiner Meißelbetrieb vorliegt.

Claims

Ansprüche

1. Als Bohr- und/oder Schlaghammer ausgebildetes Elektrohandwerkzeug, mit einer Arbeitsspindel, einem Schlagwerk und einem elektrischen Antriebsmotor, der über eine Getriebe- und Kupplungseinrichtung mit einer die Arbeitsspindel antreibenden Zwischenwelle und/oder einem Schlagwerksantrieb verbindbar ist, wobei die Getriebe- und Kupplungseinrichtung ein Getriebe besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (50) ein mehrstufiges Stirnradgetriebe (51 ) ist, dessen Gänge durch axiale Verlagerung der Zwischenwelle (15) geschaltet werden.

2. Elektrohandwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenwelle (15) mindestens zwei, unterschiedliche Durchmesser aufweisende Stirnräder (28,30) des Stirnradgetriebes (51 ) derart zugeordnet sind, dass die Stirnräder (28,30) ihre Axialposition beim axialen Verlagern der Zwischenwelle (15) beibehalten.

3. Elektrohandwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (15) ein Mitnahmeprofil (32) aufweist, das in unterschiedlichen Axialpositionen der Zwischenwelle (15) mit jeweils einem Gegenmitnahmeprofil (33,34) des einen oder des anderen Stirnrads (28,30) oder mit keinem der Stirnräder (28,30) drehfest gekuppelt ist.

4. Elektrohandwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Drehmitnahmekupplung (53) von Zwischenwelle (15) und Schlagwerksantrieb (22), die eine Kupplung oder Entkupplung in Abhängigkeit der Axialstellung der Zwischenwelle (15) vornimmt.

5. Elektrohandwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Verdrehsicherung (43) der Zwischenwelle (15), die die Zwischenwelle (15) in einer entsprechenden Axialverlagerungsstellung dreharretiert.

6. Elektrohandwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, die Ausbildung in Pistolenbauform, bei der eine Antriebswelle des Antriebsmotors parallel zu der Arbeitsspindel verlaufend angeordnet ist.