EP3250344B1 - Schlagwerkvorrichtung, insbesondere für einen schlagschrauber - Google Patents

Schlagwerkvorrichtung, insbesondere für einen schlagschrauber Download PDF

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EP3250344B1
EP3250344B1 EP15820867.8A EP15820867A EP3250344B1 EP 3250344 B1 EP3250344 B1 EP 3250344B1 EP 15820867 A EP15820867 A EP 15820867A EP 3250344 B1 EP3250344 B1 EP 3250344B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ball
hammer
mechanism device
percussion mechanism
drive shaft
Prior art date
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Active
Application number
EP15820867.8A
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English (en)
French (fr)
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EP3250344A1 (de
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Sim Teik Yeoh
Chian Wah LAM
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/147—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for electrically operated wrenches or screwdrivers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25B21/00—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B25B21/02—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose with means for imparting impact to screwdriver blade or nut socket
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25D11/00—Portable percussive tools with electromotor or other motor drive
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    • B25D11/104—Means for driving the impulse member comprising a cam mechanism the rotating axis of the cam member being coaxial with the axis of the tool with rollers or balls as cam surface
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    • B25D16/00—Portable percussive machines with superimposed rotation, the rotational movement of the output shaft of a motor being modified to generate axial impacts on the tool bit
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    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2211/00—Details of portable percussive tools with electromotor or other motor drive
    • B25D2211/06—Means for driving the impulse member
    • B25D2211/062—Cam-actuated impulse-driving mechanisms
    • B25D2211/065—Cam-actuated impulse-driving mechanisms with ball-shaped or roll-shaped followers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2217/00—Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
    • B25D2217/0003—Details of shafts of percussive tool bits

Definitions

  • the invention relates to a percussion device, in particular for an impact wrench, with a drivable drive shaft, which has at least one guide groove, with an output shaft and with a beating unit which comprises a non-rotatably coupled to the output shaft anvil, a hammer and at least one ball, wherein the hammer is mounted on the at least one ball along the at least one guide groove on the drive shaft.
  • the hammer comprises an at least partially concave curved ball guide surface having at a radially inner point an axial distance to at least one ball, which is greater than a radial distance between the at least one ball and a radially inner point of a concave ball guide surface of the at least one guide groove ,
  • This can advantageously a larger contact surface between the at least one ball and the at least one guide groove can be achieved.
  • a pressure acting on the at least one ball can advantageously spread over a particularly large area.
  • a deformation of the at least one ball can advantageously be kept low.
  • a contact surface between the at least one ball and the at least one guide groove can be increased particularly advantageously by about 30%.
  • a lifetime of the percussion device can be advantageously extended. Furthermore, a particularly high impact force can be achieved.
  • the radially innermost point of the curved ball guide surface of the hammer at an axial distance to at least one ball which is 20% larger, more preferably 50% larger, most preferably twice as large and further advantageously is three times as large as a radial distance between the at least one ball and a radially innermost point of a concave ball guide surface of the at least one guide groove.
  • a "ball guide surface” is to be understood as meaning, in particular, a surface which is intended to guide the at least one ball.
  • the at least one ball guide surface of the guide groove has a continuous curvature. Further advantageous is the at least one ball guide surface of the guide groove free of inflection points and / or flat surfaces.
  • a “radial distance” should be understood in this context, in particular a distance in a radial direction.
  • a “radial direction” should be understood in this context, in particular a direction which is perpendicular to the axial direction of the drive shaft.
  • An “axial distance” is to be understood in this context, in particular a distance in an axial direction.
  • An “axial direction” should be understood in this context in particular a direction that runs parallel to a main direction of rotation of the drive shaft.
  • a "radially innermost point” should be understood to mean, in particular, a point which is closest to a main axis of rotation about which the drive shaft executes a main rotational movement in an operating state is and / or that is closest to a rotational symmetry axis of the hammer and / or the drive shaft.
  • the at least one ball forms a steel ball.
  • the at least one guide groove forms a V-shaped groove.
  • the striking mechanism device has a pressing unit which is provided for radially pressing the at least one ball in the direction of the at least one guide groove.
  • the pressing unit preferably exerts a force on the at least one ball in the direction of a main axis of rotation about which the drive shaft executes a main rotational movement in an operating state.
  • the pressing unit is provided for pressing the at least one ball into the at least one guide groove such that a contact surface extends over at least 2% of a spherical circumference of the ball.
  • a system pressure between the ball and the at least one guide groove can advantageously be reduced.
  • the contact surface extends over at least 5%, more preferably over 10%, most preferably over 20%, further preferably over 24% of a ball circumference of the ball.
  • a “ball circumference” is to be understood as meaning, in particular, a length of an imaginary great circle of the ball.
  • a "contact surface” is to be understood as meaning, in particular, a surface on which contact exists between the at least one ball and the at least one guide groove.
  • the pressing unit comprises a cylindrical inner wall, which is provided for pressing the at least one ball, wherein a diameter of the inner wall at least substantially a double ball diameter plus a smallest possible thickness of the drive shaft corresponds in the region of at least one guide groove.
  • the pressing unit can be made structurally particularly simple.
  • at least substantially is intended in this context in particular a deviation of less than 0.5 mm, preferably less than 100 microns, more preferably less than 50 microns, more preferably less than 10 microns and most preferably less than 5 microns are understood.
  • a ratio between the double ball diameter plus a smallest possible thickness of the drive shaft and the diameter of the inner wall in the region of at least one guide groove greater than 0.99, more preferably greater than 0.999 and most preferably greater than 0.9999.
  • the at least one ball guide surface of the hammer is provided for transmitting a radial contact pressure force to the at least one ball.
  • a pressing of the at least one ball can be done in a particularly simple manner.
  • the at least one ball guide surface of the hammer is preferably concavely curved.
  • the impact mechanism device has at least one spring force element which is provided for exerting the radial contact pressure force on the at least one ball via the at least one ball guide surface of the hammer.
  • the spring force element preferably forms a helical spring.
  • the spring force element is preferably provided to exert a parallel to the main direction of rotation of the drive shaft extending spring force on the hammer relative to the drive shaft.
  • the hammer comprises a ball guide surface which, viewed in the circumferential direction, has at least one axial elevation.
  • a particularly low-wear coupling of the drive shaft can be achieved relative to the hammer in a non-impact operation.
  • at least two axial elevations form a central depression of the ball guide surface of the hammer.
  • the ball guide surface of the hammer forms at least two convex partial surfaces, which extend over a concave partial surface connected to each other.
  • the drive shaft comprises at least two guide grooves and that the impact unit has at least two balls, which are mounted at least in an operating state within the at least two guide grooves.
  • a contact pressure can advantageously be distributed over a particularly large contact area.
  • the at least two guide grooves are arranged offset in the circumferential direction by 180 ° to each other.
  • the at least one guide groove has a semicircular groove base.
  • a particularly large contact surface between the at least one ball and the at least one guide groove can be achieved.
  • a radial extent of the at least one guide groove is greater than a spherical radius of the at least one ball.
  • an impact wrench is proposed with an impact mechanism according to the invention.
  • the impact wrench is advantageously designed battery operated.
  • the impact wrench particularly preferably forms a rotary impact wrench or a cordless impact wrench.
  • the impact mechanism according to the invention should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the percussion mechanism according to the invention may have a number deviating from a number of individual elements, components and units mentioned herein.
  • the FIG. 1 shows a hand tool, which is designed as impact wrench 10.
  • the impact wrench 10 has a housing 64 with a handle 66.
  • the impact wrench 10 has a hammer mechanism.
  • the impact wrench 10 is mechanically and electrically connected to an accumulator 68 for mains-independent power supply.
  • the impact wrench 10 is exemplified as a cordless impact wrench. It should be noted, however, that the present invention is not limited to cordless rotary impact wrenches, but rather can be used in different embodiments of impact wrenches, regardless of whether the corresponding impact wrench is network-independent or network-dependent operable.
  • the present invention is not limited to motor powered impact wrenches but is generally applicable to tools to which the percussion mechanism illustrated in the following figures may find application.
  • the hammer mechanism is disposed within the housing 64. Furthermore, an electric drive motor 70 supplied with power by the accumulator 68, a gear 72 and a striking unit 20 of the percussion mechanism are arranged in the housing 64.
  • the drive motor 70 can be actuated, for example, via a manual switch 74, that is, switched on and off.
  • the drive motor 70 may be any type of engine, e.g. As an electronically commutated motor or a DC motor.
  • the drive motor 70 is so electronically controlled and / or regulated that both a reversing operation and specifications with respect to a desired rotational speed can be adjusted.
  • the mode of operation and the construction of a suitable drive motor 70 are sufficiently known from the prior art, so that a more detailed description is dispensed with.
  • the drive motor 70 is connected via an associated motor shaft 76 with the gear 72, which converts a rotation of the motor shaft 76 in a rotation provided between the gear 72 and beating unit 20 drivable drive shaft 12 of the percussion device. This conversion is preferably such that the drive shaft 12 rotates relative to the motor shaft 76 with increased torque but reduced rotational speed.
  • the Schlagwerkvorraum forms a rotary and / or rotary impact.
  • the beating unit 20 is intended to generate sudden high-intensity rotational pulses and to transmit them to an output shaft 18 of the percussion mechanism.
  • a tool holder 78 is provided, which is designed for receiving insert tools.
  • the tool holder 78 is both with an insert tool with external coupling, z. B. a screwdriver bit, as well as with an insert tool with internal coupling, z. B. a socket, connectable.
  • the tool holder 78 is connectable to an insert tool 80 with external polygon coupling.
  • the drive shaft 12 has two guide grooves 14, 16.
  • the guide grooves 14, 16 each have a semicircular groove bottom 62, 82.
  • the respective groove bottom 62, 82 deviates from an exact semicircle.
  • the impact unit 20 has two balls 26, 28, which are each guided in one of the guide grooves 14, 16.
  • the guide grooves 14, 16 thus each form a ball guide surface 52, 84.
  • the balls 26, 28 are formed by steel balls.
  • a radius of curvature of the respective groove bottom 62, 82 is slightly larger than a ball radius of the balls 26, 28. In other words, a radial extent of the respective guide groove 14, 16 is greater than a ball radius of the respective ball 26, 28.
  • the balls 26, 28 are thus theoretically at only one point on the ball guide surfaces 52, 84.
  • the grooves 14, 16 extend in a main extension both in an axial direction 54 of the drive shaft 12 and in a circumferential direction 60 of the drive shaft 12.
  • the respective groove 14, 16 in the respective main extension to a V-shape.
  • the axial direction 54 is parallel to a main direction of rotation of the drive shaft 12. Since the guide grooves 14, 16 and the balls 26, 28 are the same, is hereinafter for the sake of simplicity, only on the formation of the area around in the FIG. 2 shown upper guide groove 14 and the ball 26 reference.
  • the impact unit 20 has an anvil 22 rotatably coupled to the output shaft 18.
  • the anvil 22 extends in this view perpendicular to the section plane and is therefore not completely visible.
  • the beating unit 20 comprises a hammer 24.
  • the hammer 24 is cylindrical. Further, the hammer 24 and the drive shaft 12 are arranged coaxially with each other. The output shaft 18 and the drive shaft 12 are arranged coaxially with each other.
  • the hammer 24 is mounted on the drive shaft 12 via the ball 26 along the guide groove 14.
  • the hammer 24 is limited relative to the drive shaft 12 in the axial direction 54 movable.
  • the hammer 24 is limited to rotate relative to the drive shaft 12 limited by a parallel to the axial direction 54 extending main axis of rotation.
  • the hammer 24 has a ball guide surface 44.
  • the ball guide surface 44 is partially concave curved. A radius of curvature of the ball guide surface 44 is greater than a ball radius of the ball 26.
  • the ball 26 is thus theoretically at only one contact point on the ball guide surface 44 of the hammer 24.
  • the ball 26 is movably mounted within the guide groove 14.
  • the percussion device comprises a pressing unit 30, which is provided for the radial pressing of the ball 26 in the direction of the guide groove 14. This results from a deformation of the ball 26 and the guide groove 14, a contact surface 32 to the theoretical contact point.
  • the pressing unit 30 is provided to press the ball 26 into the guide groove 14 such that the contact surface 32 extends over at least 2% of a ball circumference of the ball 26.
  • the pressing unit 30 comprises a cylindrical inner wall 34, which is provided for pressing the ball 26.
  • a diameter 36 of the inner wall 34 substantially corresponds to a double ball diameter 38 of the ball 26 plus a minimum possible thickness 40 of the drive shaft 12 in the region 42 of the guide groove 14.
  • the diameter 36 is less than 5 microns larger than the double ball diameter 38 of the ball 26 plus the smallest possible thickness 40 of the drive shaft 12 in the region 42 of the guide groove 14.
  • a ratio between the double ball diameter 38 plus the smallest possible thickness 40 of the drive shaft 12 and the diameter 36 of the inner wall 34 in the region 42 of the guide groove 14th is greater than 0.9999.
  • the contact surface 32 between the ball 26 and the guide groove 14 can be increased by about 30%.
  • the FIG. 4 shows a curve of a total force, which results from the contact of the ball 26 in the guide groove 14 in relation to an axial offset.
  • the ordinate axis represents the total force.
  • the abscissa axis represents the axial displacement of the hammer 24 in one operation.
  • the progression of the total force from a known percussion device is shown in the upper line 86. Due to the small contact surface in the prior art, overall higher loading forces result than in the lower line 88, which represents the total force in the impact mechanism according to the invention.
  • the percussion device has a spring force element 58.
  • the spring force element 58 is provided for exerting the radial contact pressure on the ball 26 via the ball guide surface 44 of the hammer 24.
  • the spring force element 58 forms a helical spring.
  • the spring force element 58 is provided to exert a parallel to the axial direction 54 of the drive shaft 12 extending spring force on the hammer 24 relative to the drive shaft 12.
  • the hammer 24 comprises a ball guide surface 44 which has two axial elevations in a circumferential direction 60.
  • the two axial protrusions form a central depression of the ball guide surface 44 of the hammer 24.
  • the ball guide surface 44 of the hammer 24 in this case forms two convex partial surfaces, which are connected to one another via a concave partial surface.
  • the ball guide surface 44 of the hammer 24 is provided for transmitting the radial contact pressure to the ball 26.
  • the ball guide surface 44 of the hammer 24 is partially concave curved.
  • the concave curved ball guide surface 44 of the hammer 24 has the partially concave curved ball guide surface 44 of the hammer 24 from a radially innermost point an axial distance 48 to the ball 26, which is greater than a radial distance 50 between the Ball 26 and a radially innermost point of the concave ball guide surface 52 of the guide groove 14.
  • the concave curved ball guide surface 44 of the hammer 24 in an operating condition of a parallel to a radial direction 90 of the drive shaft 12 extending portion 46 an axial distance 48 to the ball 26, the is greater than a radial distance 50 between the ball 26 and the concave ball guide surface 52 of the guide groove 14 in a parallel to the axial direction 54 extending portion 56.
  • the axial distance 48 from the radially inner point of the curved ball guide surface 44 is more than three times as large as the radial distance 50 between the Ball 26 and the radially innermost point of the concave ball guide surface 52 of the guide groove 14, 16th

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Percussive Tools And Related Accessories (AREA)

Description

    Stand der Technik
  • Aus der EP 2168725 A1 ist bereits eine Schlagwerkvorrichtung für einen Schlagschrauber, mit einer antreibbaren Antriebswelle, die eine Führungsnut aufweist, mit einer Abtriebswelle sowie mit einer Schlageinheit, die einen mit der Abtriebswelle drehfest gekoppelten Amboss, einen Hammer und eine Kugel umfasst, wobei der Hammer über die Kugel entlang der Führungsnut an der Antriebswelle gelagert ist, bekannt. Die Kugel und die Nut werden an einer Kontaktfläche in einem Betrieb leicht deformiert.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung geht aus von einer Schlagwerkvorrichtung, insbesondere für einen Schlagschrauber, mit einer antreibbaren Antriebswelle, die zumindest eine Führungsnut aufweist, mit einer Abtriebswelle sowie mit einer Schlageinheit, die einen mit der Abtriebswelle drehfest gekoppelten Amboss, einen Hammer und zumindest eine Kugel umfasst, wobei der Hammer über die zumindest eine Kugel entlang der zumindest einen Führungsnut an der Antriebswelle gelagert ist.
  • Es wird vorgeschlagen, dass der Hammer eine zumindest bereichsweise konkav gekrümmte Kugelführungsfläche umfasst, die an einem radialinnersten Punkt einen Axialabstand zur zumindest einen Kugel aufweist, der größer ist als ein Radialabstand zwischen der zumindest einen Kugel und einem radialinnersten Punkt einer konkaven Kugelführungsfläche der zumindest einen Führungsnut. Dadurch kann vorteilhaft eine größere Kontaktfläche zwischen der zumindest einen Kugel und der zumindest einen Führungsnut erreicht werden. Somit kann sich ein auf die zumindest eine Kugel wirkender Druck vorteilhaft über eine besonders große Fläche verteilen. Eine Deformation der zumindest einen Kugel kann vorteilhaft gering gehalten werden. Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik kann eine Kontaktfläche zwischen der zumindest einen Kugel und der zumindest einen Führungsnut besonders vorteilhaft um etwa 30 % vergrößert werden. Eine Lebensdauer der Schlagwerkvorrichtung kann dadurch vorteilhaft verlängert werden. Ferner kann eine besonders hohe Schlagkraft erzielt werden.
  • Bevorzugt weist der radialinnerste Punkt der gekrümmten Kugelführungsfläche des Hammers einen Axialabstand zur zumindest einen Kugel auf, der 20 % größer ist, besonders bevorzugt 50 % größer ist, ganz besonders bevorzugt doppelt so groß ist und weiterhin vorteilhaft dreimal so groß ist, wie ein Radialabstand zwischen der zumindest einen Kugel und einem radialinnersten Punkt einer konkaven Kugelführungsfläche der zumindest einen Führungsnut. Unter einer "Kugelführungsfläche" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Fläche verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, die zumindest eine Kugel zu führen. Vorzugsweise weist die zumindest eine Kugelführungsfläche der Führungsnut eine durchgehende Krümmung auf. Weiterhin vorteilhaft ist die zumindest eine Kugelführungsfläche der Führungsnut frei von Wendepunkten und/oder ebenen Flächen.
  • Unter einem "Radialabstand" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Abstand in einer Radialrichtung verstanden werden. Unter einer "Radialrichtung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Richtung verstanden werden, die senkrecht zur Axialrichtung der Antriebswelle verläuft. Unter einem "Axialabstand" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Abstand in eine Axialrichtung verstanden werden. Unter einer "Axialrichtung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Richtung verstanden werden, die parallel zu einer Hauptdrehrichtung der Antriebswelle verläuft. Somit kann vorteilhaft eine große Kontaktfläche zwischen der zumindest einen Kugel und den Kugelführungsflächen, insbesondere bei ausreichendem Spiel, erreicht werden.
  • Unter einem "radialinnersten Punkt" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Punkt verstanden werden, welcher einer Hauptdrehachse, um welche die Antriebswelle in einem Betriebszustand eine Hauptdrehbewegung ausführt, am nächsten liegt und/oder der einer Rotationssymmetrieachse des Hammers und/oder der Antriebswelle am nächsten liegt. Bevorzugt bildet die zumindest eine Kugel eine Stahlkugel aus. Bevorzugt bildet die zumindest eine Führungsnut eine V-förmige Nut aus. Unter "vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Schlagwerkvorrichtung eine Anpresseinheit aufweist, die zum radialen Anpressen der zumindest einen Kugel in Richtung der zumindest einen Führungsnut vorgesehen ist. Dadurch kann vorteilhaft eine größere Kontaktfläche zwischen der zumindest einen Kugel und der zumindest einen Führungsnut erreicht werden. Die Anpresseinheit übt vorzugsweise eine Kraft auf die zumindest eine Kugel in Richtung einer Hauptdrehachse aus, um welche die Antriebswelle in einem Betriebszustand eine Hauptdrehbewegung ausführt.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass die Anpresseinheit dazu vorgesehen ist, die zumindest eine Kugel derart in die zumindest eine Führungsnut zu pressen, dass sich eine Kontaktfläche über zumindest 2 % eines Kugelumfangs der Kugel erstreckt. Dadurch kann ein Anlagedruck zwischen der Kugel und der zumindest einen Führungsnut vorteilhaft reduziert werden. Vorzugsweise erstreckt sich die Kontaktfläche über zumindest 5 %, besonders bevorzugt über 10 %, ganz besonders bevorzugt über 20 %, weiterhin bevorzugt über 24 % eines Kugelumfangs der Kugel. Unter einem "Kugelumfang" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Länge eines gedachten Großkreises der Kugel verstanden werden. Unter einer "Kontaktfläche" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Fläche verstanden werden, auf welcher ein Kontakt zwischen der zumindest einen Kugel und der zumindest einen Führungsnut existiert.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Anpresseinheit eine zylinderförmige Innenwandung umfasst, die zu einem Anpressen der zumindest einen Kugel vorgesehen ist, wobei ein Durchmesser der Innenwandung zumindest im Wesentlichen einem doppelten Kugeldurchmesser plus einer kleinstmöglichen Dicke der Antriebswelle im Bereich der zumindest einen Führungsnut entspricht. Dadurch kann die Anpresseinheit konstruktiv besonders einfach ausgebildet werden. Unter "zumindest im Wesentlichen" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Abweichung von weniger als 0,5 mm, bevorzugt von weniger als 100 µm, besonders bevorzugt von weniger als 50 µm, weiterhin bevorzugt von weniger als 10 µm und ganz besonders bevorzugt von weniger als 5 µm verstanden werden. Vorteilhaft ist ein Verhältnis zwischen dem doppelten Kugeldurchmesser plus einer kleinstmöglichen Dicke der Antriebswelle und dem Durchmesser der Innenwandung im Bereich der zumindest einen Führungsnut größer als 0,99, besonders bevorzugt größer als 0,999 und ganz besonders bevorzugt größer als 0,9999.
  • Zudem wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Kugelführungsfläche des Hammers zu einer Übertragung einer radialen Anpresskraft auf die zumindest eine Kugel vorgesehen ist. Dadurch kann ein Anpressen der zumindest einen Kugel auf besonders einfache Weise erfolgen. Die zumindest eine Kugelführungsfläche des Hammers ist vorzugsweise konkav gekrümmt ausgebildet.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Schlagwerkvorrichtung zumindest ein Federkraftelement aufweist, das zur Ausübung der radialen Anpresskraft auf die zumindest eine Kugel über die zumindest eine Kugelführungsfläche des Hammers vorgesehen ist. Dadurch kann eine besonders große Anpresskraft mit konstruktiv geringem Aufwand erzielt werden. Das Federkraftelement bildet vorzugsweise eine Schraubenfeder aus. Das Federkraftelement ist vorzugsweise dazu vorgesehen, eine parallel zur Hauptdrehrichtung der Antriebswelle verlaufende Federkraft auf den Hammer relativ zur Antriebswelle auszuüben.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Hammer eine Kugelführungsfläche umfasst, die in Umfangsrichtung betrachtet zumindest eine axiale Erhebung aufweist. Dadurch kann eine besonders verschleißarme Kopplung der Antriebswelle relativ zum Hammer in einem nichtschlagenden Betrieb erreicht werden. Vorzugsweise bilden zumindest zwei axiale Erhebungen eine mittige Vertiefung der Kugelführungsfläche des Hammers aus. Weiterhin vorteilhaft bildet die Kugelführungsfläche des Hammers zumindest zwei konvexe Teilflächen aus, die über eine konkave Teilfläche miteinander verbunden sind.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass die Antriebswelle zumindest zwei Führungsnuten umfasst und dass die Schlageinheit zumindest zwei Kugeln aufweist, die zumindest in einem Betriebszustand innerhalb der zumindest zwei Führungsnuten gelagert sind. Dadurch kann eine Anpresskraft vorteilhaft auf eine besonders große Kontaktfläche verteilt werden. Bevorzugt sind die zumindest zwei Führungsnuten in Umfangsrichtung um 180° versetzt zueinander angeordnet.
  • Zudem wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Führungsnut einen halbkreisförmigen Nutgrund aufweist. Dadurch kann eine besonders große Kontaktfläche zwischen der zumindest einen Kugel und der zumindest einen Führungsnut erreicht werden. Vorzugsweise ist eine Radialerstreckung der zumindest einen Führungsnut größer als ein Kugelradius der zumindest einen Kugel.
  • Weiterhin wird ein Schlagschrauber mit einer erfindungsgemäßen Schlagwerkvorrichtung vorgeschlagen. Der Schlagschrauber ist vorteilhaft akkubetrieben ausgebildet. Der Schlagschrauber bildet besonders bevorzugt einen Drehschlagschrauber oder einen Akku-Drehschlagschrauber aus.
  • Die erfindungsgemäße Schlagwerkvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Schlagwerkvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
    • Zeichnung
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Seitenansicht eines Schlagschraubers mit einer Schlagwerkvorrichtung,
    Fig. 2
    die Schlagwerkvorrichtung in einer Schnittdarstellung,
    Fig. 3
    eine Antriebswelle der Schlagwerkvorrichtung in einer Detailansicht,
    Fig. 4
    ein Diagramm mit Informationen über eine Anpresskraft in Relation zu einem axialen Versatz und
    Fig. 5
    eine Detailansicht der Antriebswelle, eines Hammers der Schlagwerkvorrichtung und zweier Kugeln.
    Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • Die Figur 1 zeigt eine Handwerkzeugmaschine, die als Schlagschrauber 10 ausgebildet ist. Der Schlagschrauber 10 weist ein Gehäuse 64 mit einem Handgriff 66 auf. Der Schlagschrauber 10 weist eine Schlagwerkvorrichtung auf. Der Schlagschrauber 10 ist zur netzunabhängigen Stromversorgung mechanisch und elektrisch mit einem Akkumulator 68 verbindbar. Der Schlagschrauber 10 ist beispielhaft als Akku-Drehschlagschrauber ausgebildet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Akku-Drehschlagschrauber beschränkt ist, sondern vielmehr bei unterschiedlichen Ausgestaltungen von Schlagschraubern Anwendung finden kann, unabhängig davon, ob der entsprechende Schlagschrauber netzunabhängig oder netzabhängig betreibbar ist. Darüber hinaus wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf motorbetriebene Schlagschrauber beschränkt ist, sondern allgemein bei Werkzeugen verwendbar ist, bei denen die in den folgenden Figuren dargestellte Schlagwerkvorrichtung Anwendung finden kann.
  • Die Schlagwerkvorrichtung ist innerhalb des Gehäuses 64 angeordnet. Ferner sind in dem Gehäuse 64 ein von dem Akkumulator 68 mit Strom versorgter elektrischer Antriebsmotor 70, ein Getriebe 72 und eine Schlageinheit 20 der Schlagwerkvorrichtung angeordnet. Der Antriebsmotor 70 ist zum Beispiel über einen Handschalter 74 betätigbar, das heißt ein- und ausschaltbar. Der Antriebsmotor 70 kann ein beliebiger Motortyp sein, z. B. ein elektronisch kommutierter Motor oder ein Gleichstrommotor. Der Antriebsmotor 70 ist derart elektronisch steuer- und/oder regelbar, dass sowohl ein Reversierbetrieb als auch Vorgaben hinsichtlich einer gewünschten Drehgeschwindigkeit einstellbar sind. Die Funktionsweise und der Aufbau eines geeigneten Antriebsmotors 70 sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, sodass auf eine weitergehende Beschreibung verzichtet wird. Der Antriebsmotor 70 ist über eine zugeordnete Motorwelle 76 mit dem Getriebe 72 verbunden, das eine Drehung der Motorwelle 76 in eine Drehung einer zwischen Getriebe 72 und Schlageinheit 20 vorgesehenen antreibbaren Antriebswelle 12 der Schlagwerkvorrichtung umwandelt. Diese Umwandlung erfolgt bevorzugt derart, dass sich die Antriebswelle 12 relativ zur Motorwelle 76 mit vergrößertem Drehmoment aber verringerter Drehgeschwindigkeit dreht.
  • Die Schlagwerkvorrichtung bildet ein Dreh- und/oder Rotationsschlagwerk aus. Die Schlageinheit 20 ist dazu vorgesehen, schlagartige Drehimpulse mit hoher Intensität zu erzeugen und auf eine Abtriebswelle 18 der Schlagwerkvorrichtung zu übertragen. An der Abtriebswelle 18 ist eine Werkzeugaufnahme 78 vorgesehen, die zur Aufnahme von Einsatzwerkzeugen ausgebildet ist. Die Werkzeugaufnahme 78 ist dabei sowohl mit einem Einsatzwerkzeug mit Außenkupplung, z. B. einem Schrauberbit, als auch mit einem Einsatzwerkzeug mit Innenkupplung, z. B. einem Steckschlüssel, verbindbar. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Werkzeugaufnahme 78 mit einem Einsatzwerkzeug 80 mit Außenmehrkant-Kupplung verbindbar.
  • In der Figur 2 ist die Schlagwerkvorrichtung näher dargestellt. Die Antriebswelle 12 weist zwei Führungsnuten 14, 16 auf. Die Führungsnuten 14, 16 weisen jeweils einen halbkreisförmigen Nutgrund 62, 82 auf. Der jeweilige Nutgrund 62, 82 weicht von einem exakten Halbkreis ab. Die Schlageinheit 20 weist zwei Kugeln 26, 28 auf, die jeweils in einer der Führungsnuten 14, 16 geführt sind. Die Führungsnuten 14, 16 bilden somit jeweils eine Kugelführungsfläche 52, 84 aus. Die Kugeln 26, 28 sind von Stahlkugeln gebildet. Ein Krümmungsradius des jeweilige Nutgrunds 62, 82 ist geringfügig größer als ein Kugelradius der Kugeln 26, 28. In anderen Worten ist eine Radialerstreckung der jeweiligen Führungsnut 14, 16 größer als ein Kugelradius der jeweiligen Kugel 26, 28. Die Kugeln 26, 28 liegen somit theoretisch jeweils an nur einem Punkt auf den Kugelführungsflächen 52, 84 auf.
  • Die Nuten 14, 16 erstrecken sich in einer Haupterstreckung sowohl in eine Axialrichtung 54 der Antriebswelle 12 als auch in eine Umfangsrichtung 60 der Antriebswelle 12. Dabei weist die jeweilige Nut 14, 16 in der jeweiligen Haupterstreckung eine V-Form auf. Die Axialrichtung 54 verläuft parallel zu einer Hauptdrehrichtung der Antriebswelle 12. Da die Führungsnuten 14, 16 und die Kugeln 26, 28 gleich ausgebildet sind, wird im Folgenden der Einfachheit halber lediglich auf die Ausbildung des Bereichs um die in der Figur 2 gezeigte obere Führungsnut 14 und die Kugel 26 Bezug genommen.
  • Zu einem Übertragen von Schlägen weist die Schlageinheit 20 einen mit der Abtriebswelle 18 drehfest gekoppelten Amboss 22 auf. Der Amboss 22 erstreckt sich in dieser Ansicht senkrecht zur Schnittebene und ist daher nicht vollständig sichtbar. Ferner umfasst die Schlageinheit 20 einen Hammer 24. Der Hammer 24 ist zylindrisch ausgebildet. Ferner sind der Hammer 24 und die Antriebswelle 12 koaxial zueinander angeordnet. Die Abtriebswelle 18 und die Antriebswelle 12 sind koaxial zueinander angeordnet. Der Hammer 24 ist über die Kugel 26 entlang der Führungsnut 14 an der Antriebswelle 12 gelagert. Der Hammer 24 ist relativ zur Antriebswelle 12 begrenzt in Axialrichtung 54 bewegbar. Ferner ist der Hammer 24 relativ zur Antriebswelle 12 begrenzt um eine parallel zur Axialrichtung 54 verlaufende Hauptdrehachse drehbar. Zur Führung der Kugel 26 weist der Hammer 24 eine Kugelführungsfläche 44 auf. Die Kugelführungsfläche 44 ist teilweise konkav gekrümmt ausgebildet. Ein Krümmungsradius der Kugelführungsfläche 44 ist größer als ein Kugelradius der Kugel 26. Die Kugel 26 liegt somit theoretisch an nur einem Kontaktpunkt auf der Kugelführungsfläche 44 des Hammers 24 auf. Wie in der Figur 3 gezeigt, ist die Kugel 26 innerhalb der Führungsnut 14 beweglich gelagert.
  • Die Schlagwerkvorrichtung umfasst eine Anpresseinheit 30, die zum radialen Anpressen der Kugel 26 in Richtung der Führungsnut 14 vorgesehen ist. Dadurch entsteht durch eine Verformung der Kugel 26 und der Führungsnut 14 eine Kontaktfläche 32 um den theoretischen Kontaktpunkt. Die Anpresseinheit 30 ist dazu vorgesehen, die Kugel 26 derart in die Führungsnut 14 zu pressen, dass sich die Kontaktfläche 32 über zumindest 2 % eines Kugelumfangs der Kugel 26 erstreckt. Die Anpresseinheit 30 umfasst dabei eine zylinderförmige Innenwandung 34, die zum Anpressen der Kugel 26 vorgesehen ist. Ein Durchmesser 36 der Innenwandung 34 entspricht im Wesentlichen einem doppelten Kugeldurchmesser 38 der Kugel 26 plus einer kleinstmöglichen Dicke 40 der Antriebswelle 12 im Bereich 42 der Führungsnut 14. Genauer gesagt ist der Durchmesser 36 weniger als 5 µm größer als der doppelte Kugeldurchmesser 38 der Kugel 26 plus der kleinstmöglichen Dicke 40 der Antriebswelle 12 im Bereich 42 der Führungsnut 14. Ein Verhältnis zwischen dem doppelten Kugeldurchmesser 38 plus der kleinstmöglichen Dicke 40 der Antriebswelle 12 und dem Durchmesser 36 der Innenwandung 34 im Bereich 42 der Führungsnut 14 ist größer als 0,9999.
  • Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik kann die Kontaktfläche 32 zwischen der Kugel 26 und der Führungsnut 14 um etwa 30 % vergrößert werden. Die Figur 4 zeigt einen Verlauf einer Gesamtkraft, die durch den Kontakt der Kugel 26 in der Führungsnut 14 in Relation zu einem axialen Versatz entsteht. Die Ordinatenachse stellt die Gesamtkraft dar. Die Abszissenachse stellt den axialen Versatz des Hammers 24 in einem Betrieb dar. Der Verlauf der Gesamtkraft aus einer bekannten Schlagwerkvorrichtung ist in der oberen Linie 86 gezeigt. Durch die geringe Kontaktfläche beim Stand der Technik ergeben sich insgesamt höhere Belastungskräfte als in der unteren Linie 88, welche die Gesamtkraft in der erfindungsgemäßen Schlagwerkvorrichtung darstellt.
  • Die Schlagwerkvorrichtung weist ein Federkraftelement 58 auf. Das Federkraftelement 58 ist zur Ausübung der radialen Anpresskraft auf die Kugel 26 über die Kugelführungsfläche 44 des Hammers 24 vorgesehen. Das Federkraftelement 58 bildet eine Schraubenfeder aus. Das Federkraftelement 58 ist dazu vorgesehen, eine parallel zur Axialrichtung 54 der Antriebswelle 12 verlaufende Federkraft auf den Hammer 24 relativ zur Antriebswelle 12 auszuüben. Der Hammer 24 umfasst eine Kugelführungsfläche 44, die in eine Umfangsrichtung 60 betrachtet zwei axiale Erhebungen aufweist. Die zwei axiale Erhebungen bilden eine mittige Vertiefung der Kugelführungsfläche 44 des Hammers 24 aus. Die Kugelführungsfläche 44 des Hammers 24 bildet dabei zwei konvexe Teilflächen aus, die über eine konkave Teilfläche miteinander verbunden sind. Die Kugelführungsfläche 44 des Hammers 24 ist zur Übertragung der radialen Anpresskraft auf die Kugel 26 vorgesehen. Die Kugelführungsfläche 44 des Hammers 24 ist bereichsweise konkav gekrümmt ausgebildet.
  • Wie in der Figur 5 näher gezeigt, weist die bereichsweise konkav gekrümmte Kugelführungsfläche 44 des Hammers 24 von einem radialinnersten Punkt einen Axialabstand 48 zur Kugel 26 auf, der größer ist als ein Radialabstand 50 zwischen der Kugel 26 und einem radialinnersten Punkt der konkaven Kugelführungsfläche 52 der Führungsnut 14. Anders ausgedrückt weist die konkav gekrümmte Kugelführungsfläche 44 des Hammers 24 in einem Betriebszustand von einem parallel zu einer Radialrichtung 90 der Antriebswelle 12 verlaufenden Bereich 46 einen Axialabstand 48 zur Kugel 26 auf, der größer ist als ein Radialabstand 50 zwischen der Kugel 26 und der konkaven Kugelführungsfläche 52 der Führungsnut 14 in einem parallel zur Axialrichtung 54 verlaufenden Bereich 56. Der Axialabstand 48 vom radialinnersten Punkt der gekrümmten Kugelführungsfläche 44 ist mehr als dreimal so groß wie der Radialabstand 50 zwischen der Kugel 26 und dem radialinnersten Punkt der konkaven Kugelführungsfläche 52 der Führungsnut 14, 16.

Claims (10)

  1. Schlagwerkvorrichtung, insbesondere für einen Schlagschrauber (10), mit einer antreibbaren Antriebswelle (12), die zumindest eine Führungsnut (14, 16) aufweist, mit einer Abtriebswelle (18) sowie mit einer Schlageinheit (20), die einen mit der Abtriebswelle (18) drehfest gekoppelten Amboss (22), einen Hammer (24) und zumindest eine Kugel (26, 28) umfasst, wobei der Hammer (24) über die zumindest eine Kugel (26, 28) entlang der zumindest einen Führungsnut (14, 16) an der Antriebswelle (12) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hammer (24) eine zumindest bereichsweise konkav gekrümmte Kugelführungsfläche (44) umfasst, die an einem radialinnersten Punkt einen Axialabstand (48) zur zumindest einen Kugel (26, 28) aufweist, der größer ist als ein Radialabstand (50) zwischen der zumindest einen Kugel (26, 28) und einem radialinnersten Punkt einer konkaven Kugelführungsfläche (52) der zumindest einen Führungsnut (14, 16).
  2. Schlagwerkvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anpresseinheit (30), die zu einem radialen Anpressen der zumindest einen Kugel (26, 28) in Richtung der zumindest einen Führungsnut (14, 16) vorgesehen ist.
  3. Schlagwerkvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpresseinheit (30) dazu vorgesehen ist, die zumindest eine Kugel (26, 28) derart in die Führungsnut (14, 16) zu pressen, dass sich eine Kontaktfläche (32) über zumindest 2% eines Kugelumfangs der zumindest einen Kugel (26, 28) erstreckt.
  4. Schlagwerkvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpresseinheit (30) eine zylinderförmige Innenwandung (34) umfasst, die zum Anpressen der zumindest einen Kugel (26, 28) vorgesehen ist, wobei ein Durchmesser (36) der Innenwandung (34) zumindest im Wesentlichen einem doppelten Kugeldurchmesser (38) plus einer kleinstmöglichen Dicke (40) der Antriebswelle (12) in einem Bereich (42) der zumindest einen Führungsnut (14, 16) entspricht.
  5. Schlagwerkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kugelführungsfläche (44) des Hammers (24) zu einer Übertragung einer radialen Anpresskraft auf die zumindest eine Kugel (26, 28) vorgesehen ist.
  6. Schlagwerkvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch zumindest ein Federkraftelement (58), das zur Ausübung der radialen Anpresskraft auf die zumindest eine Kugel (26, 28) über die zumindest eine Kugelführungsfläche (44) des Hammers (24) vorgesehen ist.
  7. Schlagwerkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hammer (24) eine Kugelführungsfläche (44) umfasst, die in eine Umfangsrichtung (60) betrachtet zumindest eine axiale Erhebung aufweist.
  8. Schlagwerkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (12) zumindest zwei Führungsnuten (14, 16) umfasst und dass die Schlageinheit (20) zumindest zwei Kugeln (26, 28) aufweist, die zumindest in einem Betriebszustand innerhalb der Führungsnuten (14, 16) gelagert sind.
  9. Schlagwerkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsnut (14, 16) einen halbkreisförmigen Nutgrund (62, 82) aufweist.
  10. Schlagschrauber (10) mit einer Schlagwerkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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