DE102005000111A1

DE102005000111A1 - Handwerkzeuggerät mit Winkelgetriebe

Info

Publication number: DE102005000111A1
Application number: DE102005000111A
Authority: DE
Inventors: Josef Hunger
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2005-09-05
Filing date: 2005-09-05
Publication date: 2007-03-08
Also published as: US20070068299A1; US7346992B2

Abstract

Ein Handwerkzeuggerät (2) weist ein Winkelgetriebe (20) auf, das eine Antriebsverzahnung (14) einer Antriebswelle (10), die von einem Motor (4) in einer bevorzugten Antriebsdrehrichtung (D¶An¶) um eine Antriebsachse (A¶An¶) herum antreibbar ist, und eine mit dieser kämmenden Abtriebsverzahnung (16) einer Abtriebswelle (10) auf, die dabei in einer bevorzugten Abtriebsdrehrichtung (D¶Ab¶) um eine Abtriebsachse (A¶Ab¶) herum rotiert und mit einer Werkzeugaufnahme (24) drehgekoppelt ist. Es ist vorgesehen, daß die Abtriebsverzahnung (16) an einem Außenumfang (36) entgegen der bevorzugten Abtriebsdrehrichtung (D¶Ab¶) geneigt ist und an der Abtriebswelle (10) ein Axialanschlag (30) vorgesehen ist, der ein axiales Bewegungsspiel der Antriebswelle (6) beschränkt.

Description

Aufgabe der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein elektrisch betriebenes Handwerkzeuggerät mit einem Winkelgetriebe, wie ein Winkelschleif-, Bohr-, Meissel oder Schraubgerät oder insbesondere eine Kreissäge. Das Winkelgetriebe weist dabei eine Antriebsverzahnung einer Antriebswelle auf, die im Betrieb von einem Motor in einer bevorzugten Antriebsdrehrichtung um eine Antriebsachse herum angetrieben wird. Mit der Antriebsverzahnung kämmt eine Abtriebsverzahnung, die dadurch in einer bevorzugten Abtriebsdrehrichtung um eine Abtriebsachse herum rotiert. Die Abtriebsverzahnung ist dabei über eine Abtriebswelle mit einer Werkzeugaufnahme drehgekoppelt, an der ein scheibenförmiges Werkzeug festlegbar ist.
Derartige Handwerkzeuggeräte mit Winkelgetriebe haben den Vorteil, dass die Antriebsachse in einem Winkel, insbesondere in einem rechten Winkel, zur Abtriebsachse angeordnet werden kann. Hierdurch sind besonders kompakte Ausbildungen der Handwerkzeuggeräte möglich.

Aus DE 295 01 974 ist eine Elektrohandwerkzeugmaschine mit einem Winkelgetriebe bekannt, bei dem die Antriebswelle über ein Wälzlager gelagert wird, das an seiner von der Abtriebswelle abgewandten Seite in axialer Richtung an einer Stützwand anliegt. Die Verzahnungen des Winkelgetriebes sind derart ausgeformt, dass die Antriebswelle bei einem erhöhten Widerstandsmoment an der Abtriebswelle, wie beim Inbetriebsetzen der Elektrohandwerkzeugmaschine, von der Abtriebswelle weg beschleunigt wird und sich somit über das Wälzlager an der Stützwand abstützen kann. Hierdurch kann das axiale Bewegungsspiel der Antriebsverzahnung gegenüber der Abtriebsverzahnung begrenzt werden.

Durch diese bekannte Begrenzung des Bewegungsspiels können der Auftritt eines Nullspiels zwischen den Verzahnungen des Winkelgetriebes und daraus resultierende erhöhte Verschleisserscheinungen beziehungsweise Beschädigungen vermieden werden.

Nachteilig an der bekannten Konstruktion ist, dass die axiale Abstützung über das Wälzlager erfolgt. Insbesondere bei Handwerkzeuggeräten höherer Leistungsklassen sind somit besonders aufwändige Wälzlager erforderlich, um auch bei den an derartigen Geräten auftretenden, besonders hohen Drehmomentspitzen eine ausreichende Begrenzung des Axialspiels gewährleisten zu können. Hieraus resultieren jedoch höhere Herstellungskosten und ein höheres Gewicht. Zudem besteht die Gefahr, dass die Wälzlager über ihre Lebenszeit zunehmend ausschlagen und dadurch das axiale Bewegungsspiel der Antriebswelle mit der Zeit soweit zunimmt, dass ein erhöhter Verschleiss oder Beschädigungen am Winkelgetriebe auftreten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Handwerkzeuggerät mit Winkelgetriebe die genannten Nachteile zu vermeiden und eine dauerhafte Begrenzung des axialen Bewegungsspiels der Antriebsverzahnung gegenüber der Abtriebsverzahnung zu gewährleisten.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Abtriebsverzahnung an einem Aussenumfang entgegen der bevorzugten Abtriebsdrehrichtung geneigt ist und an der Abtriebswelle ein Axialanschlag vorgesehen ist, der ein axiales Bewegungsspiel der Antriebswelle beschränkt. Auf diese Weise wirken die Verzahnungen des Winkelgetriebes derart zusammen, dass sich die Antriebsverzahnung bei einem an der Werkzeugaufnahme auftretenden erhöhten Widerstandsmoment von der Abtriebsverzahnung in Richtung der Abtriebswelle abdrückt. Die hieraus resultierende axiale Bewegung ist jedoch durch den Axialanschlag der Abtriebswelle auf ein vorbestimmtes Mass beschränkt. Der Axialanschlag kann dabei durch die Abtriebswelle selbst oder ein an ihr vorgesehenes Anschlagselement gebildet sein. Hierdurch kann zwischen den miteinander kämmenden Zahnflanken ein minimales Spiel gewährleistet werden, das am Aussendurchmesser der Abtriebsverzahnung bevorzugterweise 0,05 mm nicht unterschreitet. Durch dieses Mindestspiel können die im Betrieb zwischen den Verzahnungen auftretenden Spannungen derart begrenzt werden, dass hier kein erhöhter Verschleiss auftritt.

Dabei weist die Abtriebsverzahnung am Aussenumfang vorteilhafterweise einen Schrägungswinkel von 10° bis 30°, vorzugsweise 15° bis 25°, auf. Bei einem solchen Schrägungswinkel kann sich die Antriebsverzahnung besonders gut von der Abtriebsverzahnung abdrücken.

Ferner ist es günstig, wenn das Winkelgetriebe hierbei als bogenverzahntes Kegelradgetriebe ausgebildet ist. Hierdurch kann auch bei der Übertragung von grossen Drehmomenten eine hohe Laufruhe sichergestellt werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Axialanschlag und der Antriebswelle bei abgeschaltetem Motor ein Abstand von 0,05 bis 0,15 mm vorgesehen. Hierdurch kann bei üblichen Winkelgetrieben von Handwerkzeuggeräten ein Mindestspiel von 0,05 mm sicher eingehalten werden.

Vorteilhafterweise ist der Anschlag durch ein an der Abtriebswelle gehaltenes Ringelement gebildet. Hierdurch kann der Anschlag beispielsweise durch ein gegenüber der Abtriebswelle härteres Material gebildet sein, um einem Verschleiss im Anschlagsbereich vorzubeugen und dadurch für ein über die Lebenszeit des Winkelgetriebes möglichst gleichbleibendes axiales Bewegungsspiel zu sorgen.

Bevorzugterweise ist dabei das Ringelement durch einen Aussenring eines Wälzlagers gebildet. Auf diese Weise kann eine Relativbewegung zwischen dem Axialanschlag und der Antriebswelle vermieden werden, wenn diese mit dem Axialanschlag in Anlage kommt, um das axiale Bewegungsspiel zu begrenzen. Hierdurch können Verschleisserscheinungen im Anschlagsbereich weitestgehend vermieden werden, was über die Lebenszeit des Winkelgetriebes ein nahezu konstantes axiales Bewegungsspiel gewährleistet.

Vorteilhafterweise weist die Antriebswelle an einem der Abtriebswelle zugewandtem Ende einen Anlagezapfen mit einem gegenüber der Antriebswelle verminderten Querschnitt auf. Hierdurch kann der mit dem Axialanschlag in Anlage kommende Bereich der Antriebswelle leichter nachbearbeitet werden, um bei der Montage trotz Herstellungstoleranzen den gewünschten Abstand zur Abtriebswelle exakt einstellen zu können.

Ferner ist vorteilhafterweise die Antriebsachse senkrecht zur Abtriebsachse ausgerichtet, wodurch eine gleichbleibende Positionierung der Antriebswelle bei Anlage am Axialanschlag gewährleistet wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch eine Motor-Getriebe-Anordnung eines erfindungsgemässen Handwerkzeuggerätes,
2 einen Schnitt durch ein Winkelgetriebe der Motor-Getriebe-Anordnung nach 1 und
3 eine Draufsicht auf das Winkelgetriebe nach 2.
1 zeigt ein Handwerkzeuggerät 2 in Form einer Kreissäge, die einen elektrischen Motor 4 zum Antreiben einer Antriebswelle 6 aufweist. Hierzu ist die Antriebswelle 6 über zwei Wälzlager 8 um eine Antriebsachse A_An herum rotierbar gelagert.
An einem einer Abtriebswelle 10 zugewandten getriebeseitigen Ende 12 weist die Antriebswelle 6 eine Antriebsverzahnung 14 auf, die mit einer Abtriebsverzahnung 16 der Abtriebswelle 10 kämmt. Die Abtriebsverzahnung 16 ist dabei an einem Kegelzahnrad 18 ausgebildet, das auf die Abtriebswelle 10 aufgepresst ist. Die Abtriebswelle 10 kann somit durch Rotation der Antriebswelle 10 angetrieben werden, wobei die Abtriebswelle hierbei um eine Abtriebsachse A_Ab rotiert. Die Antriebsachse A_An und die Abtriebsachse A_Ab stehen dabei senkrecht zueinander und bilden somit ein insgesamt mit 20 bezeichnetes Winkelgetriebe.
Wie aus 1 weiter hervorgeht, ist an einem vom Winkelgetriebe 20 abgewandten werkzeugseitigen Ende 22 der Abtriebswelle 10 eine Werkzeugaufnahme 24 vorgesehen. An dieser kann, wie strichpunktiert angedeutet, ein Werkzeug 26 in Form eines Sägeblattes festgelegt werden. Durch die Ausformung der Werkzeugaufnahme 24 direkt an der Abtriebswelle 10 ist die Abtriebsverzahnung 16 mit der Werkzeugaufnahme 24 drehgekoppelt.
Bei eingeschaltetem Motor 4 treibt die Antriebswelle 6 somit über die Antriebsverzahnung 14, die Abtriebsverzahnung 16 und die Abtriebswelle 10 auch die Werkzeugaufnahme 24 mit dem darin befestigten Werkzeug 26 an.
In 2 ist das Winkelgetriebe 20 in Vergrösserung dargestellt. Wie hieraus zu entnehmen ist, ist an einem getriebeseitigen Ende 28 der Abtriebswelle 10 neben dem Kegelzahnrad 18 ein Wälzlager 32 aufgepresst, dessen Aussenring für die Antriebswelle 6 als Axialanschlag 30 dient. Hierzu ist das Wälzlager 32 in der Antriebsachse A_An angeordnet.
Am getriebeseitigen Ende 12 der Antriebswelle 6 ist ebenfalls in der Antriebsachse A_An ein Anlagezapfen 34 ausgeformt, der gegenüber der Antriebswelle 6 einen reduzierten Querschnitt aufweist und der an den Axialanschlag 30 anlegbar ist, wie durch strichpunktierte Linie dargestellt.
In dem in 2 dargestellten unbelasteten Zustand weist der Anlagezapfen 34 der Antriebswelle 6 zum Axialanschlag 30 einen Abstand a von vorzugsweise 0,05 bis 0,15 mm auf. Dieser Abstand a entspricht dem axialen Bewegungsspiel der Antriebswelle 6 gegenüber der Abtriebswelle 10.
Aus 3 sind insbesondere die Antriebsverzahnung 14 und die Abtriebsverzahnung 16 des Winkelgetriebes 20 zu entnehmen. Ferner sind eine bevorzugte Antriebsdrehrichtung D_An der Antriebswelle 6 und eine daraus resultierende bevorzugte Abtriebsdrehrichtung D_Ab der Abtriebswelle 10 dargestellt.
Wie hieraus zu entnehmen ist, ist das Winkelgetriebe 20 als bogenverzahntes Kegelradgetriebe ausgebildet. Die Antriebsverzahnung 14 und die Abtriebsverzahnung 16 können dabei beispielsweise Spiralzähne, Evolventen-Bogenzähne oder Kreisbogenzähne aufweisen. Alternativ hierzu kann das Winkelgetriebe 20 auch als schrägverzahntes Kegelradgetriebe ausgebildet werden. In jedem Fall weist die Abtriebsverzahnung 16 an einem Aussenumfang 36 einen Schrägungswinkel Beta auf, der im Bereich von 10° bis 30° liegt. Ein besonders gutes Betriebsverhalten wurde dabei in einem Bereich von 15° bis 25° erzielt. Die Zahnflanken sind hierbei am Aussenumfang 36 entgegen der Abtriebsdrehrichtung D_Ab geneigt. Die Antriebsverzahnung 14 weist eine hierzu korrespondierende Zahngeometrie auf.
Wenn im Betrieb des Handwerkzeuggerätes 2 an der Werkzeugaufnahme 24 nun ein erhöhtes Widerstandsmoment auftritt, beispielsweise beim Eintauchen des Werkzeuges 26 in einen nicht dargestellten Werkstoff, so wirkt dieses Widerstandsmoment über die Abtriebswelle 10 an der Abtriebsverzahnung 16 des Kegelzahnrades 18. Durch den erhöhten Widerstand drückt sich nun die vom Motor 4 angetriebene Antriebsverzahnung 14 derart von der geneigten Abtriebsverzahnung 16 ab, dass sich die Antriebswelle 6 in Richtung B auf die Abtriebswelle 10 zu bewegt. Nach Durchlaufen des dem axialen Bewegungsspiel entsprechenden Abstand a kommt der Anlagezapfen 34 in Anlage mit dem Axialanschlag 30, wie in 2 dargestellt. Auch bei einer weiteren Erhöhung des Widerstandsmomentes an der Werkzeugaufnahme 24 kann somit keine weitere axiale Verlagerung der Antriebsverzahnung 14 gegenüber der Abtriebsverzahnung 16 erfolgen.
Auf diese Weise wird für jede Betriebssituation an dem Aussenumfang 36 des Kegelzahnrades 18, wie nicht näher dargestellt, ein Zahnflankenspiel von mindestens 0,05 mm zwischen Antriebsverzahnung 14 und Abtriebsverzahnung 16 sichergestellt.

Claims

Handwerkzeuggerät (2) mit einem Winkelgetriebe (20), das eine Antriebsverzahnung (14) einer Antriebswelle (10), die von einem Motor (4) in einer bevorzugten Antriebsdrehrichtung (D_An) um eine Antriebsachse (A_An) herum antreibbar ist, und eine mit dieser kämmenden Abtriebsverzahnung (16) einer Antriebswelle (10), die dabei in einer bevorzugten Abtriebsdrehrichtung (D_Ab) um eine Abtriebsachse (A_Ab) herum rotiert und mit einer Werkzeugaufnahme (24) drehgekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebsverzahnung (16) an einem Aussenumfang (36) entgegen der bevorzugten Abtriebsdrehrichtung (D_Ab) geneigt ist und an der Abtriebswelle (10) ein Axialanschlag (30) vorgesehen ist, der ein axiales Bewegungsspiel der Antriebswelle (6) beschränkt.
Handwerkzeuggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebsverzahnung am Aussenumfang (36) einen Schrägungswinkel (Beta) von 10° bis 30°, vorzugsweise 15° bis 25°, aufweist.
Handwerkzeuggerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Winkelgetriebe (20) als bogenverzahntes Kegelradgetriebe ausgebildet ist.
Handwerkzeuggerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Axialanschlag (30) und der Antriebswelle (6) bei abgeschaltetem Motor (4) ein Abstand (a) von 0,05 bis 0,15 mm vorgesehen ist.
Handwerkzeuggerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialanschlag (30) durch ein an der Abtriebswelle (6) gehaltenes Ringelement gebildet ist.
Handwerkzeuggerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement durch einen Aussenring eines Wälzlagers (32) gebildet ist.
Handwerkzeuggerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (6) an einem der Abtriebswelle (10) zugewandtem Ende (12) einen Anlagezapfen (34) mit einem gegenüber der Antriebswelle (6) verminderten Querschnitt aufweist.
nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsachse (A_An) senkrecht zur Abtriebsachse (A_Ab) ausgerichtet ist.