-
Stand der Technik
-
Es
ist bereits eine Handwerkzeugmaschine vorgeschlagen worden, insbesondere
eine akkubetriebene Elektrohandwerkzeugmaschine, mit einer Drehmomentbegrenzungseinheit,
die dazu vorgesehen ist, ein mittels eines Motorabtriebs auf eine Werkzeugmitnahme übertragbares
maximales Drehmoment einzustellen, und mit einer Federanordnung auszustatten.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Es
wird eine Handwerkzeugmaschine, insbesondere eine akkubetriebene
Elektrohandwerkzeugmaschine, mit einer Drehmomentbegrenzungseinheit,
die dazu vorgesehen ist, ein mittels eines Motorabtriebs auf eine
Werkzeugmitnahme übertragbares
maximales Drehmoment einzustellen, und mit einer Federanordnung,
die zumindest eine erste Tellerfeder aufweist, wobei die zumindest
eine Tellerfeder zumindest zwei in einer Umfangsrichtung angeordnete
Rasteinheiten beaufschlagt, vorgeschlagen. In diesem Zusammenhang
soll unter einer „Drehmomentbegrenzungseinheit” insbesondere
eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, ein maximales
Drehmoment einzustellen, wobei das Drehmoment in zumindest einem
Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine mittels eines Motorabtriebs, wie
insbesondere einer Ankerwelle und/oder eines Planetengetriebes,
auf eine Werkzeugmitnahme und/oder eine Werkzeugaufnahme, beispielsweise
in der Form eines Bohrfutters oder einer Aufnahme für ein Sechskantschrauberbit
in einer Abtriebsspindel, übertragbar
ist. Unter einer „Begrenzung” des Drehmoments
soll hier insbesondere verstanden werden, dass mittels der Drehmomentbegrenzungseinheit einstellbar
ist, welches Drehmoment erreicht bzw. überschritten werden muss, damit
eine Kupplung anspricht und/oder eine Übertragung des Drehmoments
von dem Motorabtrieb auf die Werkzeugmitnahme begrenzt wird, und
zwar insbesondere, indem kurzfristige, intervallweise Unterbrechungen
des Drehmoments bei einem Überrasten
auftreten. Des Weiteren soll unter einer „Rasteinheit” insbesondere eine
Einheit verstanden werden, die in zumindest einem Betriebszustand,
wie insbesondere einem Zustand eines Überrastens, mittels eines Rastvorgangs ihre
Wirkung vermittelt, wodurch eine Drehmitnahme eines Werkzeugs, beispielsweise
in der Form eines Bohrers oder eines Schrauberbits, gestoppt wird.
Die zwei Rasteinheiten sind bevorzugt in Umfangsrichtung, insbesondere
gleichmäßig beabstandet,
um die Abtriebsspindel angeordnet. Grundsätzlich ist jedoch jede, dem
Fachmann als konstruktiv sinnvoll und vorteilhaft erscheinende Anzahl
von Rasteinheiten denkbar. Unter dem Begriff „Beaufschlagen” soll in diesem
Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Tellerfeder
mit zumindest zwei Rasteinheiten und insbesondere mit je einem Bauteil
jeder Rasteinheit in direktem Kontakt steht und/oder dass ein Kraftfluss
von der Tellerfeder in Richtung der Rasteinheiten ohne ein zwischengeschaltetes
Bauteil erfolgt. Zudem beaufschlagt die Tellerfeder die Rasteinheiten
axial entgegen einer Abtriebsrichtung. Ferner soll unter ”vorgesehen” speziell
ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden werden.
-
Durch
die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann
eine Platz und Bauteil sparende Drehmomentbegrenzungseinheit der
Handwerkzeugmaschine realisiert werden, da insbesondere auf in herkömmlichen
Getrieben eingebaute Bauteile, wie Federträger oder Unterlegscheiben,
verzichtet werden kann. In Folge dessen kann die Montage erleichtert
und somit können
vorteilhaft ein Montageaufwand und Kosten eingespart werden.
-
Des
Weiteren wird vorgeschlagen, dass jede Rasteinheit zumindest einen
ersten Rastkörper
aufweist, wobei unter einem „Rastkörper” insbesondere ein
Körper
verstanden werden soll, der in einem Prozess eines Ein- und/oder
Ausrastens den Rastvorgang vermittelt und/oder der im Prozess des
Ein- und/oder Ausrastens bewegt wird und/oder der durch diese Bewegung
in eine Position gebracht wird, die die Drehmitnahme der Werkzeugmitnahme
unterbindet bzw. abschaltet. Dabei sind grundsätzlich sämtliche, dem Fachmann als sinnvoll
erscheinende Körper
denkbar, die als Rastkörper
genutzt werden können,
wie Quader, Kugeln, Walzen, und/oder auch Kombinationen davon. Mittels
des Rastkörpers
kann eine konstruktiv einfache und zuverlässige Drehmomentbegrenzungseinheit
bereitgestellt werden.
-
Vorteilhafterweise
ist zumindest der erste Rastkörper
als ein Wälzkörper ausgebildet.
Hierbei soll unter einem „Wälzkörper” insbesondere
jeglicher, dem Fachmann als sinnvoll erscheinender Körper, wie
beispielsweise eine Walze, eine Rolle, eine Tonne, eine Nadel, ein
Kegel und/oder insbesondere eine Kugel, verstanden werden, der eine
Abwälzbewegung
durchführen
kann. Bevorzugt sind alle Rastkörper
als Wälzkörper und
insbesondere als Kugeln ausgebildet. Durch die Realisierung des
Rastkörpers als
Wälzkörper kann
eine vorteilhaft Bauraum sparende Rasteinheit realisiert werden,
die dadurch besonders langlebig ausgestaltet werden kann.
-
Ferner
ist es vorteilhaft, wenn die Handwerkzeugmaschine bzw. jede Rasteinheit
zumindest einen weiteren Wälzkörper aufweist,
der auf einer der Tellerfeder zugewandten Seite des zumindest ersten Rastkörpers angeordnet
ist. Jede Rasteinheit weist somit zwei in Abtriebsrichtung axial
hintereinander angeordnete Wälzkörper auf.
Hierbei stellt dieser weitere Wälzkörper das
Bauteil der Rasteinheit dar, das direkt von der Tellerfeder beaufschlagt
wird und/oder von dieser direkt kontaktiert wird. Ferner kontaktiert
bzw. beaufschlagt dieser Wälzkörper den ersten
Rastkörper
direkt und/oder ist ebenso als Kugel ausgebildet. Generell wäre jedoch
auch jede andere oben aufgeführte
Ausführung
des Wälzkörpers denkbar.
Durch den weiteren Wälzkörper können eine
Distanz und/oder ein Kraftfluss von der Tellerfeder zu dem ersten
Rastköper
konstruktiv einfach, kostengünstig
und prozesssicher überbrückt bzw. übermittelt
werden.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass
die Handwerkzeugmaschine eine Führungseinheit
aufweist, die zumindest den ersten Rastkörper in zumindest einer Umfangsrichtung
fixiert. In diesem Zusammenhang soll unter einer „Führungseinheit” insbesondere
eine Einheit verstanden werden, die eine Bewegungsrichtung, insbesondere
des Rastkörpers,
vorgibt und/oder die insbesondere eine Bewegung des Rastkörpers in
eine bestimmte Richtung bzw. einer Umfangsrichtung entlang eines
Umfangs der Arbeitsspindel einschränkt. Unter „fixieren” soll hier insbesondere eine
Fixierung im Bezug auf ein Getriebegehäuse verstanden werden. Die
Führungseinheit
ist insbesondere an einer Innenseite bzw. an einer zu der Arbeitsspindel
weisenden Seite des Getriebegehäuses
angeordnet und besonders vorteilhaft einstückig mit dieser ausgeführt, wobei
unter „einstückig” hier insbesondere
einteilig und/oder aus einem Guss gebildet und/oder als ein Bauteil
ausgebildet verstanden werden soll. Bevorzugt ist die Führungseinheit als
eine sich im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung
der Arbeitsspindel erstreckende Nut ausgebildet, deren Erstreckung
in Umfangsrichtung der Arbeitsspindel geringfügig größer ist als eine Dimension
bzw. als ein Durchmesser des Rastkörpers und/oder des weiteren
Wälzkörpers. Die Führungseinheit
fixiert ferner auch den weiteren Wälzkörper in Umfangsrichtung der
Arbeitsspindel. Die Anzahl der Führungseinheiten
entspricht der Anzahl der Rasteinheiten. Mittels der Führungseinheit kann
eine Übertragung
des Kraftflusses von der Tellerfeder zu dem ersten Rastkörper besonders
effizient erfolgen. Zudem kann dadurch eine relative Position des
ersten Rastkörpers
gegenüber
dem weiteren Wälzkörper definiert
und insbesondere im Betrieb sicher eingehalten werden. Des Weiteren
kann hierdurch die Bewegung des Rastkörpers bei einem Ein- und/oder
Ausrastvorgang der Drehmomentbegrenzungseinheit zuverlässig geführt und
bestimmt werden.
-
Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Handwerkzeugmaschine zumindest ein
Einstellmittel aufweist, das die zumindest eine Tellerfeder direkt
beaufschlagt. Unter einem „Einstellmittel” soll in
diesem Zusammenhang insbesondere ein Mittel verstanden werden, das
zumindest direkt mit einem Bedienelement der Drehmomentbegrenzungseinheit
gekoppelt und/oder einstückig
mit dem Bedienelement ausgebildet ist und mittels dessen ein maximales
Drehmoment einstellbar ist. Hierbei soll unter einem „Bedienelement
insbesondere ein Element, wie ein Taster, ein Schalter, eine Wippe
und/oder insbesondere eine drehbare Hülse, verstanden werden, das
ein Bediener insbesondere manuell verstellen kann. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung
kann eine direkte Einstellung des maximalen Drehmoments ohne zwischengeschaltetes
Bauteil konstruktiv einfach und direkt gestaltet werden, wodurch sich
eine Bauteil sparende und somit kostengünstige Ausgestaltung der Drehmomentbegrenzungseinheit
bzw. der Handwerkzeugmaschine ergibt. Des Weiteren führt die
direkte Beaufschlagung zu einem vorteilhaften Kraftverlauf von dem
Bedienelement zu der Drehmomentbegrenzungseinheit. Ferner kann durch
die direkte Beaufschlagung und durch die Ersparnis der Bauteile eine
kurze Baulänge
der Drehmomentbegrenzungseinheit erreicht werden, was sich unmittelbar
vorteilhaft auf das geringe Gewicht der Handwerkzeugmaschine auswirkt.
Zudem ist die Handwerkzeugmaschine besonders robust gegenüber mechanischen Schlägen.
-
Des
Weiteren kann es vorteilhaft sein, wenn das Einstellmittel ein Gewinde
aufweist, das dazu vorgesehen ist, verstellbar mit einem Gewinde
eines Getriebegehäuses
zu interagieren. Unter einem „Getriebegehäuse” soll hier
insbesondere ein Gehäuse verstanden
werden, in dem zumindest ein Getriebe, wie beispielsweise ein Planetengetriebe,
gelagert bzw. angeordnet ist, wobei das Getriebegehäuse bevorzugt
das Getriebe zumindest weitestgehend bzw. um mehr als 50% und insbesondere
um mehr als 90% umgibt. Insbesondere kann das Getriebegehäuse mehrteilig
ausgebildet sein, wodurch vorteilhaft eine einfache Montage gewährleistet
werden kann. Hierbei soll unter „Interagieren” insbesondere „im Eingriff
stehen” verstanden
werden. Bevorzugt kann das Gewinde zum Einstellen des maximalen
Drehmoments genutzt werden. Mittels des Gewindes des Einstellmittels
und dem Gegengewinde des Getriebegehäuses kann die Einstellung des
Drehmoments konstruktiv einfach und zuverlässig erfolgen. Grundsätzlich ist
auch denkbar, dass das Einstellmittel ein Gewinde aufweist, das
mit einem Gewinde eines anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Bauteils,
wie insbesondere mit einem Bedienmittel, interagiert.
-
Eine
vorteilhaft Bauraum sparende Konstruktion kann erreicht werden,
wenn die Federanordnung zumindest eine weitere Tellerfeder aufweist. Grundsätzlich wäre jedoch
jede, dem Fachmann als zweckdienlich erscheinende Anzahl an Federn und/oder
Tellerfedern denkbar. Ferner können Schwankungen
in einer Blocklänge
und in einem Kraftfeld der Federanordnung vorteilhaft minimiert werden.
-
Zudem
wird vorgeschlagen, dass zumindest die erste Tellerfeder und die
weitere Tellerfeder in Reihe geschaltet angeordnet sind. Hierbei
soll unter „in
Reihe geschaltet” insbesondere
verstanden werden, dass die Tellerfedern in Haupterstreckungsrichtung
der Arbeitsspindel axial hintereinander, insbesondere bezüglich ihrer
Konkavität
abwechselnd ausgerichtet, angeordnet sind. Durch diese Anordnung
können
eine Platz sparende Konstruktion und eine vorteilhaft steife Geometrie
der Drehmomentbegrenzungseinheit bereitgestellt werden. Zudem kann eine
gewünschte
Federkraft auf einem geringen axialen Federweg verwirklicht werden.
Grundsätzlich sind
jedoch auch andere Anordnungen von Tellerfedern denkbar, insbesondere
können
auch zumindest zwei hintereinander angeordnete Tellerfedern bezüglich ihrer
Konkavität
gleich ausgerichtet sein, und/oder es sind auch andere, dem Fachmann
als sinnvoll erscheinende zumindest teilweise parallele Anordnungen
von Tellerfedern denkbar, die allein oder auch in Kombination mit
in Reihe angeordneten Tellerfedern eingesetzt werden.
-
Eine
bevorzugte Weiterbildung besteht darin, dass die erste Tellerfeder
und die weitere Tellerfeder unterschiedliche Federkennlinien aufweisen, wodurch
ein dienlicher, insbesondere nichtlinearer bzw. nicht stetiger Kupplungskraftverlauf
der Drehmomentbegrenzungseinheit erzielt werden kann, was unmittelbar
zu einer breiten Kupplungskraftspreizung führt. Außerdem kann die Einstellcharakteristik
der Drehmomentbegrenzungseinheit durch die Verwendung von unterschiedlich
wirkenden Tellerfedern in der Federanordnung in einfacher Weise
an unterschiedliche Handwerkzeugmaschinen bzw. Baureihen von Handwerkzeugmaschinen,
wie beispielsweise Akku-Schrauber, Akku-Bohrschrauber, Akku-Schlagbohrschrauber
oder jede andere, dem Fachmann als passend erscheinende Handwerkzeugmaschine
angepasst werden, wodurch sich vorteilhaft variable Einstellmöglichkeiten
der Federanordnung bzw. Kräfte
ergeben.
-
Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die erste Tellerfeder
und die weitere Tellerfeder unterschiedliche Materialstärken aufweisen.
Hierbei soll unter einer „Materialstärke” insbesondere
eine Erstreckung einer Tellerfeder senkrecht zu ihrer Kreisfläche und/oder
im Wesentlichen in Richtung der Haupterstreckung der Arbeitsspindel verstanden
werden. Durch die Variation der Materialstärken der Tellerfedern kann
die Drehmomentbegrenzungseinheit konstruktiv einfach und kostengünstig ausgeführt werden.
Generell wäre
jedoch auch die Verwendung einer gleichen Materialstärke denkbar,
wobei hierbei die Federn teilweise parallel und teilweise seriell
geschichtet angeordnet sind.
-
Es
wird zudem vorgeschlagen, dass die erste Tellerfeder und die weitere
Tellerfeder unterschiedliche Außendurchmesser
und/oder Innendurchmesser aufweisen. Hierbei wird durch die Variation
des Außen-
und/oder des Innendurchmessers der Tellerfeder bzw. der Tellerfedern
ein Hebelarm zwischen Kraftansatzpunkten des Rastkörpers und/oder
der ersten Tellerfeder und/oder der weiteren Tellerfeder und/oder
dem Einstellmittel verkürzt
und/oder verlängert.
Durch die unterschiedlichen Außen- und/oder Innendurchmesser
kann eine gewünschte
Federkraft der Federanordnung mit einem geringen Federweg und konstruktiv
einfach verwirklicht werden.
-
Des
Weiteren wird vorgeschlagen, dass eine härter wirkende Tellerfeder auf
einer dem Rastkörper zugewandten
Seite der Federanordnung angeordnet ist. Hierbei soll unter einer „härter wirkenden
Tellerfeder” insbesondere
verstanden werden, dass diese Tellerfeder eine größere Federkonstante
aufweist, wie die weitere Tellerfeder und insbesondere alle weiteren
Federn der Federanordnung. Der Begriff „Angeordnet” definiert
hier insbesondere, dass die härter wirkende
Tellerfeder direkten Kontakt zu dem Rastkörper hat. Durch diese Anordnung
kann eine punktuelle Drucklast des Rastkörpers gut auf die Federanordnung
abgetragen werden.
-
Zudem
kann es vorgesehen sein, dass eine weicher wirkende Tellerfeder
auf einer Seite der Federanordnung angeordnet ist, die von dem Rastkörper weg
weist. Hierbei steht diese Tellerfeder insbesondere vorteilhaft
in direktem Kontakt zu dem Einstellmittel, wodurch eine Linienlast
an dem Einstellmittel insbesondere bei einem Überlastfall der Drehmomentbegrenzungseinheit
in eine Flächenlast
umgewandelt wird, was wiederum zu einer Verteilung der Linienlast
der benachbarten Feder bzw. der weicher wirkenden Feder führt. Vorzugsweise
ist eine Kontaktlinie zwischen der Tellerfeder und dem Einstellmittel
in radialer Richtung auf einer einem Einstellgewinde zugewandten
Seite der Tellerfeder angeordnet.
-
Vorteilhafterweise
bewirkt ein auf Block gehen der Federanordnung eine Blockierung
der Drehmomentbegrenzungseinheit. In diesem Zusammenhang soll unter „auf Block
gehen” insbesondere
verstanden werden, dass eine Wirkung der Federanordnung aufgehoben
wird. Hierdurch kann gegenüber einer
herkömmlichen
Drehmomentkupplung mit einem direkten auf Block gehen eines Einstellmittels mit
einem Rastkörper
eine prozesssicherere Drehmomentbegrenzungseinheit bereitgestellt werden, da
nachteilig große
Toleranzen vermieden werden können.
Ferner kann ein Versagen bei hohen Momenten verhindert werden. Zudem
können
gegenüber
herkömmlichen
Anordnungen, bei denen Rastkörper
direkt zueinander verriegelt werden, Bauteile, Bauraum und Kosten
eingespart werden, wodurch eine Größe der Handwerkzeugmaschine
reduziert werden kann, was ein Arbeiten in beengten Verhältnissen
bzw. kleinen Räumen
möglich
macht. Des Weiteren kann eine Blockhöhe der Federanordnung durch
die Tellerfedern besonders kostengünstig und sehr eng toleriert
hergestellt werden. Ferner ist es möglich, eine prozesssichere
Verriegelung der Drehmomentbegrenzungseinheit durch geringe axiale Fertigungstoleranzen
und steife Geometrie bereitzustellen. Zudem können kurze axiale Hübe zwischen einer
Verriegelungsstellung und einer niedrigster Kupplungsstellung der
Drehmomentbegrenzungseinheit realisiert werden. Auch ist eine große Auflösung bzw.
Abstufung bei kleinen Kupplungskräften und für große Kupplungskräfte eine
geringe Auflösung
bzw. Abstufung möglich.
-
Ferner
ist es vorteilhaft, wenn die Drehmomentbegrenzungseinheit zumindest
eine Kupplung aufweist, die zumindest teilweise einstückig mit
zumindest einem Bauteil eines Planetengetriebes ausgebildet ist.
In diesem Zusammenhang soll unter „einstückig” insbesondere verstanden werden,
dass die Kupplung nur unter Funktionsverlust von dem Planetengetriebe
getrennt werden kann und/oder dass zumindest ein Bestandteil der
Kupplung und ein Bestandteil des Planetengetriebes von demselben Bauteil
gebildet werden. Die Wendung „zumindest teilweise” definiert
hierbei, dass zumindest ein Bauteil, wie beispielsweise ein Hohlrad
des Planetengetriebes, einstückig
mit der Kupplung ausgebildet ist. Hierbei soll unter einer „Kupplung” insbesondere
eine Interaktion einer Bauteilanordnung und insbesondere der Rasteinheit
bzw. der Rastkörper
der Rasteinheit mit einer Kurvenbahn in einer Oberfläche des
Hohlrads verstanden werden, die bei einem Überschreiten des eingestellten
maximalen Drehmoments den Kraftfluss kurzfristig, intervallweise
unterbricht. Mittels der einstückigen
Ausführung
der Kupplung können
Bauraum, Bauteile und Kosten vorteilhaft eingespart werden.
-
Zeichnung
-
Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele
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:
-
1 eine
Handwerkzeugmaschine mit einer erfindungsgemäßen Drehmomentbegrenzungseinheit,
-
2 einen
Schnitt durch die Drehmomentbegrenzungseinheit der 1 in
einem unblockierten Betriebszustand,
-
3 die
Drehmomentbegrenzungseinheit der 1 in einem
blockierten Betriebszustand und
-
4 einen
Schnitt durch eine alternativ ausgeführte Drehmomentbegrenzungseinheit
mit einer Federanordnung mit Tellerfedern mit unterschiedlichen
Innen- bzw. Außendurchmessern.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
Die 1 zeigt
eine Handwerkzeugmaschine 10a, insbesondere eine akkubetriebene
Elektrohandwerkzeugmaschine 12a in der Form eines Akku-Schraubers 66a,
mit einem in einem Gehäuse 68a angeordneten
Motor 70a, der über
einen Motorabtrieb 16a und ein hier nicht im Detail gezeigtes
in einem Getriebegehäuse 50a angeordnetes
Planetengetriebe 64a eine Abtriebsspindel 72a und
eine Werkzeugmitnahme 18a bzw. eine Werkzeugaufnahme in
der Form eines Bohrfutters 74a zur Aufnahme eines Werkzeugs 76a,
wie ein Schrauberbit, in einem Betriebszustand der Drehmitnahme
drehend antreibt. Senkrecht zur Abtriebsspindel 72a erstreckt sich
ein Handgriff 78a, an dessen unterem Ende ein Akku 80a anschließbar ist.
-
Zudem
weist die Handwerkzeugmaschine 10a ein von einer drehbaren
Hülse 82a gebildetes Bedienelement 84a auf,
mittels dessen ein maximales Drehmoment, ab dessen Erreichen eine
Kupplung 60a einen Kraftfluss vom Motor 70a zu
der Werkzeugmitnahme 18a kurzfristig, intervallweise unterbricht,
von einem Bediener einstellbar ist. Diese Kraftflussunterbrechung
wird von einer Drehmomentbegrenzungseinheit 14a vermittelt,
die somit dazu vorgesehen ist, ein mittels des Motorabtriebs 16a auf die
Werkzeugmitnahme 18a übertragbares
maximales Drehmoment einzustellen.
-
Wie
in der 2, die einen Schnitt durch einen abtriebsseitigen
Teil der Handwerkzeugmaschine 10a in einem unblockierten
Zustand der Drehmomentbegrenzungseinheit 14a zeigt, zu
sehen ist, weist die Handwerkzeugmaschine 10a ferner eine Federanordnung 20a mit
einer ersten Tellerfeder 22a auf, die mehrere in einer
Umfangsrichtung 38a angeordnete Rasteinheiten 24a, 26a beaufschlagt.
In der Schnittdarstellung sind nur zwei Rasteinheiten 24a, 26a darstellungsbedingt
gezeigt.
-
Jede
der Rasteinheiten 24a, 26a weist einen ersten
Rastkörper 28a auf,
der als ein Wälzkörper 30a in
der Form einer Kugel 86a ausgebildet ist und auf einer
von der Federanordnung 20a weg weisenden Seite 88a der
jeweiligen Rasteinheit 24a, 26a angeordnet ist.
Zudem weist jede der Rasteinheiten 24a, 26a einen
weiteren Wälzkörper 32a,
ebenso ausgebildet als Kugel 86a, auf, der bzw. die auf
einer der Tellerfeder 22a zugewandten Seite 34a des
ersten Rastkörpers 28a angeordnet
ist. Der Wälzkörper 30a
ist
somit in einer Abtriebsrichtung 90a axial vor dem Wälzkörper 32a angeordnet.
-
Die
Rasteinheiten 24a, 26a sind in einer Umfangsrichtung 38a um
einen Umfang der Arbeitsspindel 72a zwischen dem Getriebegehäuse 50a und
einem Getriebebauteil 92a, das sich in Umfangsrichtung 38a um
die Arbeitsspindel 72a erstreckt, angeordnet, wodurch die
Wälzkörper 30a, 32a in
einer radialen Richtung 94a zwischen dem Getriebebauteil 92a und
dem Getriebegehäuse 50a gehalten
sind. Die Handwerkzeugmaschine 10a bzw. das Getriebegehäuse 50a weist
je Rasteinheit 24a, 26a eine Führungseinheit 36a auf,
die den ersten Rastkörper 28a bzw.
die Wälzkörper 30a, 32a der
jeweiligen Rasteinheit 24a, 26a in Umfangsrichtung 38a fixiert.
Diese Führungseinheit 36a ist
als eine Nut 96a ausgebildet, die einstückig mit dem Getriebegehäuse 50a ausgebildet
ist und sich in einer parallelen Richtung zu der Arbeitsspindel 72a an
einer Innenseite 98a des Getriebegehäuses 50a bzw. an einer
zu der Arbeitsspindel 72a weisenden Seite des Getriebegehäuses 50a erstreckt.
Eine Erstreckung der Nut 96a in Umfangsrichtung 38a ist
geringfügig
breiter als eine Erstreckung bzw. ein Durchmesser 100a der
Wälzkörper 30a, 32a (nicht
im Detail gezeigt), so dass diese mit geringfügigem Spiel in Umfangsrichtung 38a gehalten
und relativ zueinander fixiert sind. Die Nut 96a bestimmt
durch ihre axiale Erstreckung 102a, die geringfügig länger als
eine Summe der Durchmesser 100a der Wälzkörper 30a, 32a ist,
eine Bewegung bzw. Bewegungsrichtung des Rastkörpers 28a bzw. der
Wälzkörper 30a, 32a bei
einem Ansprechen der Drehmomentbegrenzungseinheit 14a.
Der Wälzkörper 32a und
ein in Richtung der Federanordnung 20a weisendes Ende 104a des
Getriebegehäuses 50a schließen nahezu
axial bündig
miteinander ab.
-
Die
Federanordnung 20a weist zudem zwei weitere bzw. eine zweite
Tellerfeder 42a und eine dritte Tellerfeder 44a auf.
Die drei Tellerfedern 22a, 42a, 44a erstrecken
sich in Umfangsrichtung 38a mit radialem Abstand um die
Arbeitsspindel 72a bzw. um einen radial verengten Abschnitt 106a des
Getriebegehäuses 50a und
sind auf derselben radialen Höhe
angeordnet wie die Rasteinheiten 24a, 26a bzw.
die Wälzkörper 30a, 32a um
mit diesen zu interagieren. Ferner sind die drei Tellerfedern 22a, 42a, 44a aus Stahl
gebildet.
-
Die
erste, die zweite und die dritte Tellerfeder 22a, 42a, 44a sind
in Reihe geschaltet bzw. die erste Tellerfeder 22a ist
in Abtriebsrichtung 90a axial vor der zweiten Tellerfeder 42a und
diese in Abtriebsrichtung 90a axial vor der dritten Tellerfeder 44a angeordnet.
Ferner ist die erste Tellerfeder 22a auf einer dem Rastkörper 28a zugewandten
Seite 58a der Federanordnung 20a mit direktem
Kontakt zu dem Wälzkörper 32a und
durch die bündige
Anordnung des Wälzkörpers 32a mit
dem Ende 104a des Getriebegehäuses 50a auch in direktem
Kontakt zu dem Ende 104a angeordnet. Die dritte Tellerfeder 44a ist auf
einer Seite der Federanordnung 20a angeordnet, die von
dem Rastkörper 28a weg
weist. Die drei Tellerfedern 22a, 42a, 44a weisen
unterschiedliche Materialstärken 52a, 52a', 52a'' bzw. unterschiedliche Erstreckungen
senkrecht zu ihren Kreisflächen 108a auf,
wodurch die drei Tellerfedern 22a, 42a, 44a unterschiedliche
Federkennlinien aufweisen. Hierbei wirkt die Tellerfeder 22a mit
der größten Materialstärke 52a am
härtesten
und die Tellerfeder 44a mit der geringsten Materialstärke 52a'' am weichsten.
-
Ferner
weist die Handwerkzeugmaschine 10a ein Einstellmittel 40a auf,
das die dritte und die am weichsten wirkende Tellerfeder 44a direkt
beaufschlagt bzw. diese direkt kontaktiert, und zwar in radialer
Richtung auf einer einem Gewinde 46a des Einstellmittels 40a zugewandten
Seite der Tellerfeder 44a. Das Einstellmittel 40a ist
in Umfangsrichtung wirkungsmäßig über eine
nicht näher
dargestellte Verzahnung mit dem Bedienelement 84a gekoppelt und
dient somit zum Einstellen des maximalen Drehmoments, ab welchem
die Kupplung 60a anspricht bzw. den Kraftfluss vom Motor 70a zur
Werkzeugmitnahme 18a intervallweise unterbricht und damit
das Drehmoment insgesamt auf einen maximalen Wert begrenzt. Zur
Einstellung ist an dem Einstellmittel 40a das Gewinde 46a angeordnet,
das verstellbar mit einem Gewinde 48a des Getriebegehäuses 50a interagiert,
wobei das Gewinde 48a an einer von der Arbeitsspindel 72a weg
weisenden Außenseite 110a des
verengten Abschnitts 106a des Getriebegehäuses 50a angeformt
ist. Alternativ könnte
das Einstellmittel 40a ein Außengewinde aufweisen, das mit
einem Innengewinde des Bedienelements 84a in Eingriff steht.
-
Im
Anschluss werden die Einstellung des maximalen Drehmoments und die
Funktion der Drehmomentbegrenzungseinheit 14a näher beschrieben. Bei
einer Drehung des Bedienelements 84a wird das Einstellmittel 40a rotatorisch
mitbewegt und mittels der verstellbaren Interaktion der Gewinde 46a, 48a ein
axialer Abstand 112a zwischen dem Einstellmittel 40a und
dem Wälzkörper 32a bzw.
dem Ende 104a des Getriebegehäuses 50a verändert, wodurch
die Federanordnung 20a vorgespannt wird. Diese Vorspannung
ist einer Kraft bzw. einem Drehmoment zugeordnet, die bzw. das aufgewendet
werden muss, damit die Tellerfedern 22a, 42a, 44a gestaucht
werden, damit die Drehmomentbegrenzungseinheit 14a anspricht
und den Kraftfluss vom Motor 70a zur Werkzeugmitnahme 18a auf
einen bestimmten Wert begrenzt. Hierbei bewirken die unterschiedlichen
Materialstärken 52a, 52a', 52a'' bzw. die unterschiedlichen Federkennlinien
der Tellerfedern 22a, 42a, 44a einen
nichtlinearen Zusammenhang zwischen einem Drehwinkel des Bedienelements 84abzw.
des Einstellmittels 40a und der Kupplungskraft der Drehmomentbegrenzungseinheit 14a.
-
Im
normalen Drehantrieb wird ein Drehmoment von dem Motor 70a auf
die Werkzeugmitnahme 18a übertragen. Hierbei wird eine
Drehung des Motorabtriebs 16a über das dreistufige Planetengetriebe 64a bzw. über einen
Planetenträger 114a einer
dritten Stufe des Planetengetriebes 64a auf die Abtriebsspindel 72a übertragen.
Ein Hohlrad 116a der dritten Stufe des Planetengetriebes 64a wird
hierbei durch die Kupplung 60a relativ zum Getriebegehäuse 50a fixiert.
Die Kupplung 60a ist dabei eine Interaktion zwischen dem
Rastkörper 28a der
Rasteinheit 24a, 26a und einer Kurvenbahn 118a in
einer zum Rastkörper 28a weisenden
Oberfläche 120a des
Hohlrads 116a, wodurch die Kupplung 60a zumindest
teilweise einstückig
mit einem Bauteil 62a des Planetengetriebes 64a ausgebildet
ist.
-
Wird
nun eine Kraft aufgewendet, die unterhalb der eingestellten Kupplungskraft
ist, wird der Rastkörper 28a auf
Grund der Federvorspannung der Tellerfedern 22a, 42a, 44a in
eine Tasche 122a der Kurvenbahn 118a gedrückt und
das Hohlrad 116a der dritten Stufe des Planetengetriebes 64a wird
an einer Relativbewegung bzw. an einer Drehung gegenüber dem
Getriebegehäuse 50a gehindert.
Das in Richtung des Rastkörpers
weisende Ende 124a der Tasche 122a ist als gestrichelte
Linie angedeutet. Der Drehantrieb wird normal vermittelt.
-
Überschreitet
die Kraft die eingestellte Kupplungskraft der Drehmomentbegrenzungseinheit 14a und
wird ein Drehimpuls von der Abtriebsspindel 72a auf das
Hohlrad 116a der dritten Stufe des Planetengetriebes 64a übertragen,
wird der Rastkörper 28a auf
Grund von hier nicht näher
gezeigten, in Drehrichtung weisenden Schrägflächen der kalottenförmigen Tasche 122a aus
dieser in einer axialen Bewegung, geführt von der Führungsbahn 36a,
in Abtriebsrichtung 90a gegen die Federkraft der Federanordnung 20a geschoben,
wodurch der Rastkörper 28a und
die Tasche 122a der Kurvenbahn 118a des Bauteils 62a des
Planetengetriebes 64a außer Eingriff kommen und sich
das Hohlrad 116a nun drehen kann, was zu einer Begrenzung
des Kraftflusses bzw. des Drehmoments des Motors 70a zur
Werkzeugmitnahme 18a auf einen bestimmten Wert führt.
-
In
der 3 ist ein Schnitt durch den abtriebsseitigen Teil
der Handwerkzeugmaschine 10a in einem blockierten Zustand
der Drehmomentbegrenzungseinheit 14a gezeigt. Dieser Zustand
wird insbesondere in einer Bohrstellung der Handwerkzeugmaschine 10a eingestellt,
wobei durch das Betätigungselement 84a bzw.
durch das Einstellmittel 40a eine Verkleinerung des Abstands 112a bzw.
ein auf Block gehen der Federanordnung 20a und somit eine
Blockierung der Drehmomentbegrenzungseinheit 14a bewirkt
wird. Durch das Erreichen des Blockzustands der Federanordnung 20a lassen
die nun plan aneinander anliegenden Tellerfedern 22a, 42a, 44a keinen
ausreichenden axialen Bewegungsspielraum für den Rastkörper 28a relativ zum
Hohlrad 116a der dritten Stufe des Planetengetriebes 64a mehr
zu, wodurch eine Entkopplung der Kupplung 60a bzw. des
Kraftflusses von dem Motor 70a zu der Werkzeugmitnahme 18a nicht
mehr möglich
ist.
-
In
der 4 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der Handwerkzeugmaschine 10a dargestellt. Im
Wesentlichen sind gleich bleibende Bauteile, Merkmale und Funktionen
grundsätzlich
mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Zur Unterscheidung der
Ausführungsbeispiele
sind jedoch den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele die Buchstaben
a und b hinzugefügt.
Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf
die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel
in den 1 bis 3, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale
und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 3 verwiesen
werden kann.
-
Die 4 zeigt
einen Schnitt durch einen abtriebsseitigen Teil einer alternativen
Handwerkzeugmaschine 10b bzw. einer akkubetriebenen Elektrohandwerkzeugmaschine 12b in
der Form eines Akku-Schraubers 66b mit einer Drehmomentbegrenzungseinheit 14b,
die dazu vorgesehen ist, ein mittels eines Motorabtriebs 16b auf
eine Werkzeugmitnahme 18b übertragbares maximales Drehmoment einzustellen,
in einem unblockierten Zustand.
-
Zudem
ist in der Handwerkzeugmaschine 10b eine Federanordnung 20b angeordnet,
die eine erste Tellerfeder 22b aufweist, die mehrere in
einer Umfangsrichtung 38b angeordnete Rasteinheiten 24b, 26b mit
einem Rastkörper 28b,
ausgeführt
als Wälzkörper 30b bzw.
als Kugel 86b, und einem in einer Abtriebsrichtung 90b axial hinter
dem Rastkörper 28b angeordneten
weiteren Wälzkörper 32b,
beaufschlagt. Die Federanordnung 20b weist ferner zwei weitere
bzw. eine zweite Tellerfeder 42b und eine dritte Tellerfeder 44b auf,
die sich in einer Umfangsrichtung 38b mit radialem Abstand
um eine Arbeitsspindel 72b bzw. um einen radial verengten
Abschnitt 106b eines Getriebegehäuses 50b erstrecken
und in Reihe geschaltet angeordnet sind.
-
Die
drei Tellerfedern 22b, 42b, 44b weisen unterschiedliche
Außendurchmesser 54b, 54b' und/oder Innendurchmesser 56b, 56b' auf, wodurch die
drei Tellerfedern 22b, 42b, 44b unterschiedliche Federkennlinien
aufweisen. Bei diesem Ausführungsbeispiel
weist die Tellerfeder 22b einen ersten Außendurchmesser 54b auf,
der größer ist
als ein zweiter Außendurchmesser 54b' der Tellerfedern 42b und 44b.
Zudem weist die Tellerfeder 42b einen größeren ersten
Innendurchmesser 56b auf als ein zweiter Innendurchmesser 56b' der Tellerfedern 22b und 44b.
Generell wäre
jedoch jede andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Variation
der Außen- und/oder Innendurchmesser 54b, 54b'
56b, 56b' der Tellerfedern 22b, 42b, 44b denkbar.
Durch die unterschiedlichen Außendurchmesser 54b, 54b' und/oder Innendurchmesser 56b, 56b' werden unterschiedliche
Hebelarme zwischen Kraftansatzpunkten 126b der Tellerfedern 22b, 42b, 44b realisiert.