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Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein handgeführtes Elektrowerkzeug mit einem
Gehäuse
und einer Werkzeugaufnahme, die an einer Antriebswelle angeordnet
ist, die in mindestens einem ersten und einem zweiten Kugellager
drehbar gelagert ist, wobei das erste Kugellager einen ersten Innenring
und das zweite Kugellager einen zweiten Innenring aufweist.
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Aus
dem Stand der Technik sind derartige handgeführte Elektrowerkzeuge bekannt,
bei denen die Antriebswelle als Antriebsspindel ausgebildet ist, wobei
das erste Kugellager im Bereich eines dem Elektrowerkzeug zugeordneten
Getriebes angeordnet ist, z. B. eines in einem Getriebegehäuse angeordneten
Planetengetriebes, in dessen Bereich ein der Antriebsspindel zugeordneter
Spindellock vorgesehen ist, und das zweite Kugellager im Bereich
einer dem Elektrowergzeug zugeordneten Werkzeugaufnahme angeordnet
ist. Zwischen dem ersten und zweiten Kugellager sind Filzringe vorgesehen,
um bei einem Abschalten eines derartigen Elektrowerkzeugs ein hartes
Einschlagen der Antriebsspindel in den Spindellock zu verhindern.
Diese Filzringe werden derart auf der Antriebsspindel angeordnet,
dass zur Erzeugung eines Schleppmoments durch das Getriebegehäuse eine
Vorspannung auf die Spindel erzeugt wird, um somit Geräusche und
Verschleiß im Betrieb
des Elektrowerkzeugs zu reduzieren.
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Nachteilig
am Stand der Technik ist, dass die Filzringe vergleichsweise teuer
sind und auch im Normal bzw. Leerlaufbetrieb des Elektrowerkzeugs
zu einer störenden
Reibungskraft führen.
Dies kann zu einer ungewünschten
Reduzierung der Lebensdauer des Elektrowerkzeugs führen.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein neues handgeführtes Elektrowerkzeug
mit einer reibungsarmen und kostengünstigen Leerlaufkonstruktion
bereit zu stellen.
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Dieses
Problem wird gelöst
durch ein handgeführtes
Elektrowerkzeug mit einem Gehäuse
und einer Werkzeugaufnahme, die an einer Antriebswelle angeordnet
ist, die in mindestens einem ersten und einem zweiten Kugellager
drehbar gelagert ist. Das erste Kugellager weist einen ersten Innenring
und das zweite Kugellager einen zweiten Innenring auf. Zwischen
dem ersten Innenring und dem zweiten Innenring ist ein Federelement
zum Vorspannen des ersten Kugellagers gegen das zweite Kugellager
angeordnet.
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Die
Erfindung ermöglicht
somit die Bereitstellung eines handgeführten Elektrowerkzeugs, bei dem
durch eine Verwendung eines kostengünstigen Federelements auf einen
Einsatz von Filzringen verzichtet werden kann, wobei eine vergleichsweise hohe
Laufruhe im Betrieb des Elektrowerkzeugs erreicht wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist das Federelement am ersten und zweiten Innenring fixiert, um
bei einer Drehung der Antriebswelle ein Drehen des Federelements
mit den Innenringen zu ermöglichen.
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Somit
kann eine reibungsarme und verschleißfreie Verwendung und somit
eine vergleichsweise lange Lebensdauer des Federelements erreicht
werden.
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Das
erste Kugellager ist bevorzugt axial und radial unbeweglich im Gehäuse gelagert
und auf der Antriebswelle im Schiebesitz angeordnet. Das erste Kugellager
weist vorzugsweise einen Außenring
auf, der in einem im Gehäuse
befestigten Klemmring im Presssitz gelagert ist.
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Somit
kann auf einfache Art und Weise eine stabile und zuverlässige Lagerung
des ersten Kugellagers im Gehäuse
erreicht werden.
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Das
zweite Kugellager ist bevorzugt axial unbeweglich auf der Antriebswelle
angeordnet und im Gehäuse
axial verschiebbar gelagert. Das zweite Kugellager weist vorzugsweise
einen Außenring
auf, der in einem im Gehäuse
axial und radial unbeweglich befestigten, ringartigen Element im
Schiebesitz gelagert ist.
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Somit
kann auf einfache Art und Weise eine stabile und zuverlässige Lagerung
des zweiten Kugellagers im Gehäuse
erreicht werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist die Antriebswelle über
ein Getriebe antreibbar, wobei das erste Kugellager im Gehäuse zumindest
abschnittsweise im Bereich einer Stirnseite des Gehäuses zugewandten
Stirnseite des Getriebes angeordnet ist. Das zweite Kugellager ist
bevorzugt im Gehäuse
zumindest abschnittsweise im Bereich einer der Werkzeugaufnahme
zugewandten Stirnseite des Gehäuses
angeordnet.
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Die
Erfindung ermöglicht
somit einen einfachen und kompakten Aufbau des erfindungsgemäßen Elektrowerkzeugs.
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Bevorzugt
ist ein Stützelement
zur axialen Abstützung
des zweiten Kugellagers vorgesehen, um eine Begrenzung einer axialen
Verschiebung des zweiten Kugellagers in Richtung der Werkzeugaufnahme
zu ermöglichen.
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Somit
kann auf einfache Art und Weise ein sicherer und zuverlässiger Betrieb
des Elektrowerkzeugs gewährleistet
werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist zwischen dem zweiten Lager und der Werkzeugaufnahme ein Rastenwerk
zur Schlagerzeugung für
die Antriebswelle ausgebildet.
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Die
Erfindung ermöglicht
somit einen einfachen und kompakten Aufbau des erfindungsgemäßen Elektrowerkzeugs
auch bei Verwendung eines zugeordneten Rastenwerks.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines handgeführten Elektrowerkzeugs gemäß einer
ersten Ausführungsform,
und
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2 eine
vergrößerte Schnittansicht
eines Ausschnitts des Elektrowerkzeugs von 1.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
ein handgeführtes
Elektrowerkzeug 100, das ein Gehäuse 110 mit einem
Handgriff 115 aufweist. Gemäß einer Ausführungsform
ist das Elektrowerkzeug 100 zur netzunabhängigen Stromversorgung
mechanisch und elektrisch mit einem Akkupack 190 verbindbar.
In 1 ist das Elektrowerkzeug 100 beispielhaft
als Akku-Bohrschrauber ausgebildet. Es wird jedoch darauf hingewiesen,
dass die vorliegende Erfindung nicht auf Akku-Bohrschrauber beschränkt ist,
sondern vielmehr bei unterschiedlichen, insbesondere Akku-betriebenen
Elektrowerkzeugen Anwendung finden kann, bei denen ein Werkzeug
in Drehungen versetzt wird, z. B. bei einem Akku-Schrauber, einer
Akku-Schlagbohrmaschine
etc.
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In
dem Gehäuse 110 sind
ein von dem Akkupack 190 mit Strom versorgter, elektrischer
Antriebsmotor 180 und ein Getriebe 170 angeordnet.
Der Antriebsmotor 180 ist illustrativ über einen Handschalter 195 betätigbar,
d. h. ein- und ausschaltbar, und kann ein beliebiger Motortyp sein,
z. B. ein elektronisch kommutierter Motor oder ein Gleichstrommotor.
Vorzugsweise ist der Antriebsmotor 180 derart elektronisch
steuer- bzw. regelbar, dass sowohl ein Reversierbetrieb, als auch
Vorgaben hinsichtlich einer gewünschten
Drehgeschwindigkeit realisierbar sind. Die Funktionsweise und der
Aufbau eines geeigneten Antriebsmotors sind aus dem Stand der Technik hinreichend
bekannt, sodass hier zwecks Knappheit der Beschreibung auf eine
eingehende Beschreibung verzichtet wird.
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Der
Antriebsmotor 180 ist über
das Getriebe 170 mit einer Antriebswelle 120 verbunden.
Diese ist über
eine Lageranordnung 130 drehbar im Gehäuse 110 gelagert und
mit einer Werkzeugaufnahme 140 versehen, die im Bereich
einer Stirnseite 112 des Gehäuses 110 angeordnet
ist. Die Lageranordnung 130 kann hierbei am Gehäuse 110 befestigt
sein, z. B. über
zugeordnete Befestigungselemente, oder in einem zugeordneten Zwischenelement
angeordnet sein, z. B. einem separaten Getriebegehäuse, in
dem das Getriebe 170 angeordnet ist, oder eifern separaten
Motorgehäuse,
in dem der Motor 180 und das Getriebe 170 angeordnet
sind, wobei das Getriebegehäuse
bzw. das Motorgehäuse
in dem Gehäuse 110 angeordnet
sind. Die Werkzeugaufnahme 140 dient zur Aufnahme eines
Werkzeugs 150 und kann integraler Bestandteil der Antriebswelle 120 sein oder
aufsatzförmig
mit dieser verbunden sein. In 1 ist die
Werkzeugaufnahme 140 beispielhaft aufsatzartig ausgebildet
und über
eine an der Antriebswelle 120 vorgesehene Befestigungsvorrichtung 122 an
dieser befestigt.
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Die
Lageranordnung 130 weist gemäß einer Ausführungsform
ein erstes Lager 134 und ein von diesem beabstandetes zweites
Lager 132 auf. Das erste Lager 134 ist beispielhaft
zumindest abschnittsweise im Bereich der Stirnseite 112 des
Gehäuses 110 angeordnet
und wird deshalb nachfolgend auch als „werkzeugaufnahmeseitiges
Lager” bezeichnet. Das
zweite Lager 132 ist beispielhaft zumindest abschnittsweise
im Bereich einer der Stirnseite 112 des Gehäuses 110 zugewandten
Stirnseite 172 des Getriebes 170 angeordnet und
wird deshalb nachfolgend auch als „getriebeseitiges Lager” bezeichnet.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist zwischen dem werkzeugaufnahmeseitigen Lager 134 und
der Werkzeugaufnahme 140 ein Rastenwerk 160 ausgebildet.
Dieses ermöglicht
im Betrieb des Elektrowerkzeugs 100 die Realisierung eines
Schlagbetriebs, bei dem eine schlagende Bewegung der Antriebswelle 120 erzeugt
wird. Das Rastenwerk 160 wird nachfolgend in Bezug auf
eine in 2 vergrößert dargestellte Schnittansicht
eines Ausschnitts 200 im Detail beschrieben.
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2 zeigt
den Ausschnitt 200 des handgeführten Elektrowerkzeugs 100 von 1 im
Normalbetrieb, d. h. im Bohr- oder Schraubbetrieb ohne Schlagerzeugung,
bzw. im Leerlauf des Elektrowerkzeugs 100. Der Ausschnitt 200 verdeutlicht
eine beispielhafte Ausgestaltung des Werkzeugs 150 und
der Werkzeugaufnahme 140, des Getriebes 170, der
Lageranordnung 130 und der Antriebswelle 120,
sowie des Rastenwerks 160 zur Schlagerzeugung für die Antriebswelle 120 im
Schlagbetrieb des Elektrowerkzeugs 100.
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Die
Werkzeugaufnahme 140 weist beispielhaft ein Bohrfutter 240 auf,
das an der Befestigungsvorrichtung 122 der Antriebswelle 120 befestigt
ist. Die Befesti gungsvorrichtung 122 ist beispielhaft als Außengewinde
ausgebildet, das mit einem am Bohrfutter 240 vorgesehenen
Innengewinde 222 im Gewindeeingriff steht. Darüber hinaus
hat das Bohrfutter 240 eine vorgegebene Anzahl von Spannkörpern 242, 244,
z. B. drei oder vier, zum Einspannen des Werkzeugs 150,
sowie eine Spannhülse 246,
die das Bohrfutter 240 im Wesentlichen ummantelt. Das Werkzeug 150 wird
durch eine Drehung der Antriebswelle 120 im Betrieb des
Elektrowerkzeugs 100 gedreht.
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Das
Getriebe 170 ist gemäß einer
Ausführungsform
ein mit verschiedenen Gang- bzw.
Planetenstufen ausgebildetes Planetengetriebe, das im Betrieb des
Elektrowerkzeugs 100 vom Antriebsmotor 180 drehend
angetrieben wird. Das Planetengetriebe 170 hat beispielhaft
ein Hohlrad 206, mindestens ein Planetenrad 205 sowie
einen Mitnehmer 204, und überträgt das Drehmoment des Antriebsmotors 180 über die
Planetenstufen mittels einer Drehmitnahmekontur des Mitnehmers 204 auf
die Antriebswelle 120.
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Wie
aus 2 ersichtlich, sind die zur Lagerung der Antriebswelle 120 vorgesehenen
Lager 132, 134 der Lageranordnung 130 bevorzugt
als Kugellager ausgebildet. Die Antriebswelle 120 ist beispielhaft
als Antriebsspindel mit einem Abstützflansch 255 ausgebildet,
sodass die Lager 132, 134 im vorliegenden Ausführungsbeispiel
als Spindellager dienen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass
auch andere Lagertypen im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbar
sind. Z. B. können
die Lager 132, 134 alternativ als Gleitlager,
Nadelhülse,
Rollenlager oder andere Wälzlagertypen
realisiert werden.
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Das
getriebeseitige Lager 132 hat beispielhaft einen Außenring 291 sowie
einen Innenring 292 und ist axial und radial unbeweglich
im Gehäuse 110 angeordnet.
Illustrativ ist der Außenring 291 über einen
Presssitz mit einem im Gehäuse 110 befestigten Klemmring 232 verbunden.
Der Innenring 292 ist gemäß einer Ausführungsform
im Schiebesitz auf der Antriebsspindel 120 angeordnet,
sodass die Spindel 120 relativ zum Lager 132 axial
verschiebbar ist. Das werkzeugaufnahmeseitige Lager 134 hat
beispielhaft einen Außenring 293 sowie
einen Innenring 294 und ist über den Innenring 294 axial
unbeweglich auf der Antriebsspindel 120 angeordnet, z.
B. im Presssitz. Alternativ hierzu kann das Lager 134 bzw.
dessen Innenring 294 an die Antriebsspindel 120 angeformt und
somit einstückig
mit dieser ausgebildet sein. Der Außenring 293 ist im
Schiebesitz in einem nach Art einer Arretierhülse ausgebildeten, ringartigen
Element 266 angeordnet, das axial und radial unbeweglich
im Gehäuse 110 bzw.
im Bereich von dessen Stirnseite 112 befestigt ist. Somit
ist das Lager 134 radial unbeweglich in der Arretierhülse 266 gelagert, aber
relativ zu dieser axial verschiebbar und somit im Schiebesitz im
Gehäuse 110 gelagert.
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Gemäß einer
Ausführungsform
wird das Lager 134 von einem zwischen diesem und dem getriebeseitigen
Lager 132 angeordneten Federelement 250, z. B.
einer Druckfeder, in Richtung des Bohrfutters 240 beaufschlagt.
Somit werden die Lager 132, 134 gegeneinander
vorgespannt. Das Federelement 250 liegt mit seinen axialen
Endbereichen bevorzugt gegen die Innenringe 292, 294 der
Lager 132 bzw. 134 an und ist somit derart an
diesen fixiert, dass das Federelement 250 im Betrieb des
Elektrowerkzeugs 100 mit gleicher Geschwindigkeit rotiert,
wie die Antriebsspindel 120 und die Innenringe 292, 294.
Darüber
hinaus kann das Federelement 250 auch an den Innenringen 292, 294 befestigt
sein.
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Das
Rastenwerk 160 ist illustrativ zwischen dem werkzeugaufnahmeseitigen
Lager 134 und dem Bohrfutter 240 angeordnet und
weist beispielhaft mindestens eine an der Antriebsspindel 120 befestigte,
erste Rastenscheibe 164 und mindestens eine am Gehäuse 110 befestigte,
zweite Rastenscheibe 162 auf. Die Rastenscheiben 162, 164 sind
beim Schlagbetrieb des Elektrowerkzeugs 100 zur Schlagerzeugung
für die
Antriebswelle 120 im Wirkeingriff miteinander über eine
an der Rastenscheibe 162 vorgesehene, stirnseitige Verzahnung 263 und
eine an der Rastenscheibe 164 vorgesehene, stirnseitige
Verzahnung 265. Im Normalbetrieb bzw. Leerlauf sind die
Verzahnungen 263, 265 voneinander beabstandet
bzw. getrennt.
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Die
erste Rastenscheibe 164 ist axial und radial unbeweglich
auf der Antriebsspindel 120 befestigt, z. B. im Presssitz,
und illustrativ am Abstützflansch 255 abgestützt. Alternativ
hierzu kann die Rastenscheibe 164 an die Antriebsspindel 120 angeformt
und somit einstückig
mit dieser ausgebildet sein. Gemäß einer
Ausführungsform
ist die erste Rastenscheibe 164 dem Bohrfutter 240 zugewandt und
wird deshalb nachfolgend auch als „bohrfutterseitige Rastenscheibe” bezeichnet.
Diese ist bevorzugt zumindest abschnittsweise radial innerhalb der Spannkörper 242, 244 und/oder
der Spannhülse 246 angeordnet.
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Die
zweite Rastenscheibe 162 ist mit dem ringartigen Element 266 verbunden,
wobei die Rastenscheibe 162 am ringartigen Element 266 befestigt bzw.
angeformt oder einstückig
mit diesem ausgebildet sein kann. Deshalb wird die zweite Rastenscheibe 162 nachfolgend
auch als „getriebeseitige
Rastenscheibe” bezeichnet.
Diese ist ebenso wie die bohrfutterseitige Rastenscheibe 164 bevorzugt
außerhalb des Gehäuses 110 angeordnet.
Die Stirnseite 112 des Gehäuses 110 wird beispielhaft
von einem blechartigen Fixierglied 212 gebildet, das zur
Fixierung des ringartigen Elements 266 im bzw. am Gehäuse 110 dient.
Das Fixierglied 212 ist illustrativ über ein schraubenartiges Befestigungselement 299 mit
dem in dem Gehäuse 110 vorgesehenen
Klemmring 232 verbunden, z. B. verschraubt, sodass das
Fixierglied 212 und der Klemmring 232 durch das
Element 299 an dem Gehäuse 110 fixiert
sind.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist in dem ringartigen Element 266 bzw. in der getriebeseitigen Rastenscheibe 162 das
werkzeugaufnahmeseitige Lager 134 wie oben beschrieben
axial verschiebbar, aber radial unbeweglich gelagert. Um eine axiale
Verschiebung des Lagers 134 in Richtung des Bohrfutters 240 zu
begrenzen, weist die getriebeseitige Rastenscheibe 162 ein
Stützelement 262 zur
axialen Abstützung
des Lagers 134 auf. Dieses kann ebenso von der getriebseitigen
Rastenscheibe 162 ausgebildet bzw. integraler Bestandteil
hiervon sein oder, wie in 2 illustriert,
auch an die Arretierhülse 266 angeformt
sein.
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In
Richtung des Getriebes 170 kann eine axiale Verschiebung
des Lagers 134 durch ein Blockierglied 270 blockiert
werden. Dieses ist bevorzugt mit einer zwecks Übersichtlichkeit und Einfachheit
der Darstellung nicht gezeigten Einstelleinrichtung verbunden, mit
der insbesondere der Normalbetrieb oder der Schlagbetrieb des Elektrowerkzeugs 100 selektiv
einstellbar ist.
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Zur
Abdichtung des Rastenwerks 160 ist ein Dichtelement 260 vorgesehen,
um dieses gegen Fettverlust, Schmutz und Staub zu schützen und
somit eine Beeinträchtigung
seiner Funktionalität
zu verhindern. Das Dichtelement 260 kann beispielsweise
als Faltenbalg ausgebildet sein, sodass dessen Lufthaushalt bei
einer axialen Verschiebung der bohrfutterseitigen Rastenscheibe 164 nicht
beeinflusst wird. Ebenso kann ein zwischen den Rastenscheiben 162, 164 vorgesehener
O-Ring, ein Radialwellendichtring, oder eine Spaltdichtung, d. h.
eine durch einen Luftspalt mit axialer Ausdehnung ausgebildete Dichtung,
Anwendung fin den, sodass eine Entlüftung zwischen Antriebsspindel 120 und
getriebeseitiger Rastenscheibe 162 bzw. zwischen werkzeugaufnahmeseitigem
Lager 134 und getriebeseitiger Rastenscheibe 162 ermöglicht wird.
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Im
Normalbetrieb oder im Leerlauf des Schlagbetriebs des Elektrowerkzeugs 100 wird
das werkzeugaufnahmeseitige Lager 134 und somit die Antriebsspindel 120 von
der Druckfeder 250 in axialer Richtung zur Werkzeugaufnahme 140 hin
gedrückt
bzw. geschoben. Gemäß einer
Ausführungsform
wird hierbei beim Normalbetrieb das Lager 134 gegen das
Stützelement 262 gedrückt und
mit dem Blockierglied 270 blockiert. Somit kann die Antriebsspindel 120 nicht
in Richtung des Planetengetriebes 170 verschoben werden,
sodass die Rastenscheiben 162, 164 um eine vorgegebene
Distanz 214 voneinander beabstandet sind und deren stirnseitige
Verzahnungen 263, 265 somit nicht in Wirkeingriff
gebracht werden können.
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Im
Schlagbetrieb des Elektrowerkzeugs 100 wird das werkzeugaufnahmeseitige
Lager 134 durch Freigabe des Blockierglieds 270 axial
freigegeben, sodass eine axiale Verschiebung der Antriebsspindel 120 ermöglicht wird.
Hierbei kann nun durch einen von einem Anwender auf das Elektrowerkzeug 100 bzw.
dessen Gehäuse 110 ausgeübten Anpressdruck
eine axiale Verschiebung des Gehäuses 110 relativ
zur Werkzeugaufnahme 140 gegen die Kraft des Federelements 250 derart
erreicht werden, dass die stirnseitigen Verzahnungen 263, 265 der
Rastenscheiben 162 bzw. 164 ineinander greifen
und durch diesen Wirkeingriff eine Schlagerzeugung für die Antriebsspindel 120 ermöglicht wird.
Eine derartige Schlagerzeugung ist aus dem Stand der Technikhinreichend
bekannt, sodass hier zwecks Knappheit der Beschreibung auf eine
eingehende Beschreibung verzichtet wird.
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Da
das Federelement 250 das werkzeugaufnahmeseitige Lager 134 wie
oben beschrieben in Richtung des Bohrfutters 240 beaufschlagt,
ermöglicht
dies, das Elektrowerkzeug 100 in den Normalbetrieb umzuschalten
oder im Leerlauf des Schlagbetriebs zu betreiben. Zur Umschaltung
in den Normalbetrieb wird das werkzeugaufnahmeseitige Lager 134 wie
oben beschrieben mittels des Blockiergliedes 270 in einer
dem Normalbetrieb zugeordneten, axialen Position blockiert.