DE60100221T2

DE60100221T2 - Kupplungsmechanismus

Info

Publication number: DE60100221T2
Application number: DE60100221T
Authority: DE
Inventors: Leo Driessen
Original assignee: Black and Decker Inc
Current assignee: Black and Decker Inc
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2021-02-10
Also published as: AU2120501A; ATE238888T1; CN1313174A; DK1132179T3; CA2332577C; DE60100221D1; EP1132179A1; CA2332577A1; GB0005937D0; EP1132179B1; CN1106245C; US6634439B2; ES2192188T3; NZ509932A; US20020050366A1; AU744842B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verriegelungsmechanismus und hat besondere Relevanz für einen Verriegelungsmechanismus, wie er an einem kraftgetriebenen Mehrzweckwerkzeug verwendet wird, das aus einem Körper gebildet ist, der jeden von mehreren austauschbaren Köpfen aufnehmen kann. Jeder der Köpfe kann mit dem Körper gekoppelt werden, um ein kraftgetriebenes Werkzeug zur Verfügung zu stellen, das eine ihm zugeordnete, durch den Kopf bestimmte, Aufgabe erfüllen kann.
In EP-A-899063 ist ein kraftgetriebenes Werkzeugsystem aufgezeigt, das aus einem gemeinsamen Körper und aus mehreren Werkzeugköpfen gebildet wird, von denen jeder auswählbar an dem Körper anbringbar ist. Jeder Kopf ist ausgestaltet, um eine unterschiedliche Funktion zu erfüllen, wie zum Beispiel Bohren, Schleifen oder Sägen.
Wichtig ist die Art und Weise, in welcher die Köpfe an dem Körper befestigt sind. Das Koppeln muss fest genug sein, um eine wirksame Übertragung des Drehmoments von dem Körper auf den Kopf zu gestatten. Die Kopplung muss jedoch auch von einem Benutzer des Werkzeuges, der den Kopf gegen einen anderen Kopf austauschen möchte, um eine andere Werkzeugoperation zu erreichen, leicht gelöst werden können.
Der Verriegelungsmechanismus dieses kraftgetriebenen Werkzeugsystems ist ausführlicher in der korrespondierenden Patentanmeldung EP 0 906 812 (eine korrespondierende Anmeldung auf den Namen desselben Anmelders für dasselbe kraftgetriebene Werkzeug) beschrieben, die somit als die dem Stand der Technik am ehesten entsprechende Anmeldung angesehen wird, und die eine Kopplung oder einen Verriegelungsmechanismus gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 beschreibt.
Wenn auch der Verriegelungsmechanismus, der in der vorher angeführten Patentanmeldung beschrieben ist, zufriedenstellend funktioniert, ist das Lösen des Mechanismus problematisch, da für den Benutzer kein Weg vorhanden ist, in Erfahrung zu bringen, wann die Kopplung aufgehoben und somit der Werkzeugkopf zum Entfernen aus dem Werkzeugkörper frei ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verriegelungsmechanismus zur Verfügung zu stellen, der zumindest die vorher angeführten Mängel durch das Vorsehen eines Verriegelungsmechanismus abschwächt, welcher dem Benutzer eindeutig anzeigt, wann der Mechanismus freigegeben ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verriegelungsmechanismus zum lösbaren Koppeln erster und zweiter Teile eines kraftgetriebenen Werkzeugs zur Verfügung gestellt, aufweisend: eine normalerweise in eine erste geschlossene Stellung vorgespannte Feder und einen mit der Feder zusammenarbeitenden Betätiger, um diese unter Einfluss des Betätigers in eine zweite offene Stellung zu drücken, wobei der Verriegelungsmechanismus dadurch gekennzeichnet ist, dass der Betätiger eine Federeingriffsfläche hat, die aus mehreren einzelnen Flächen gebildet ist, die nicht koplanar sind und die nacheinander in Eingriff mit der Feder kommen und diese unter Einwirkung des Betätigers in die zweite offene Stellung drücken. Das Vorsehen der Federeingriffsfläche mit mehreren nicht koplanaren Flächen ermöglicht es dem Verriegelungsmechanismus, anders als der bisher bekannte Mechanismus, der einen linearen Freigabemechanismus verwendet, welcher dem Benutzer den Betriebszustand der Verriegelung anzeigt, eindeutig anzuzeigen, dass er offen ist.
In einer bevorzugten Ausführung bildet die Federeingriffsfläche eine Zweifach-Gradienten-Struktur. Das Vorsehen einer Struktur mit Zweifach-Gradienten erlaubt eine nichtlineare Bewegung der Feder zwischen der ersten, offenen und der zweiten, geschlossenen Stellung. Das bedeutet, dass, wenn der Benutzer den Betätiger betätigt, unterschiedliche Bewegungsgeschwindigkeiten der Feder zwischen der offenen und der geschlossenen Stellung bei gleicher Bewegungsgeschwindigkeit des Betätigers, je nachdem, welche Zweifach-Gradientenfläche mit der Feder in Eingriff ist, möglich sind.
Zusätzlich oder alternativ ist die Feder als ein U-förmiges Element ausgebildet, dessen offene Schenkel mit dem Betätiger zusammenarbeiten können. Diese Struktur ermöglicht ein Koppeln eines Vorsatzes durch den Verriegelungsmechanismus durch Hindurchführen zwischen den offenen Schenkeln und dadurch bewirktes Einklemmen.
Vorzugsweise berühren die offenen Schenkel der Feder die Federeingriffsfläche des Betätigers, so dass eine Bewegung des Betätigers eine damit verbundene Bewegung der Schenkel der Feder bewirkt. Das erlaubt es dem Benutzer des Mechanismus diesen einfach durch Betätigen des Betätigers zu aktivieren. Vorzugsweise sind die offenen Schenkel des U-förmigen Elements nicht gerade.
Vorteilhafterweise bildet der Betätiger einen Sitz, innerhalb dessen zumindest ein Teil der Feder sitzt, wobei der Sitz mehrere parallele Teile aufweist, die zum Eingriff mit dem zumindest einen Teil der Feder angeordnet sind, um dadurch die Feder im Sitz in der ersten geschlossenen Stellung zu halten. Das erlaubt es, die Feder durch den Betätiger in ihrer ersten offenen Stellung, und damit bereit zum Koppeln mit einem Vorsatz, zu halten, welcher dem Verriegelungsmechanismus dargeboten wird, ohne dass die Feder bewegt werden muss.
Vorzugsweise weisen die mehreren parallelen Teile zwei Vorsprünge auf, von denen jeder in Eingriff mit dem entsprechenden einen der offenen Schenkel des U-förmigen Elements steht. Bevorzugt hat der Betätiger mehrere Federeingriffsflächen. Weiterhin steht jeder der Schenkel des U-förmigen Elements mit jeweils einer der mehreren Federeingriffsflächen in Eingriff.
Eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nun lediglich in Form eines Beispiels unter Bezugnahme auf die illustrativen Zeichnungen beschrieben, die zeigen in
1 eine perspektivischer Vorderansicht des Körperbereichs eines kraftgetriebenen Werkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine Seitenansicht des kraftgetriebenen Werkzeugs von 1 mit einem Bohrkopfvorsatz;
2a eine Teil-Seitenansicht des kraftbetriebenen Werkzeugs von 2, in der eine Hälfte der Gehäuseschale des Werkzeugkörpers und der Werkzeugkopf entfernt sind;
3 eine Seitenansicht des kraftgetriebenen Werkzeugs von 1 mit einem Stichsägenkopfvorsatz;
4 eine Seitenansicht des Werkzeugkörpers von l;
5a eine Seitenansicht des Körperbereichs des kraftgetriebenen Werkzeugs von 1 mit entfernter Gehäuseschalenhälfte;
5b eine perspektivische Vorderansicht des Körperbereichs von 1 mit entfernter Gehäuseschalenhälfte;
6 eine Vorderansicht des Werkzeugkörpers von l mit zum Teil entfernter Gehäuseschalenhälfte;
7a eine perspektivische Ansicht des Werkzeugkopf-Freigabeknopfes;
7b einen Querschnitt des Knopfes von 7a, geschnitten entlang den Linien VII-VII;
7c eine Vorderansicht einer Werkzeugkopf-Verriegelungsfeder für das kraftgetriebene Werkzeug von 1;
8 eine Seitenansicht des Bohrkopfes von 2;
8a eine Querschnittsansicht eines zylindrischen Zapfens 96 eines Werkzeugkopfes, geschnitten entlang den Linien VIII-VIII von 8;
8b eine Ansicht des Verbindungsteils 90 des Bohrkopfwerkzeugvorsatzes 40 von 8 von unten;
9 eine Ansicht des Bohrkopfes von 8 von hinten;
10a eine perspektivische Ansicht des Stichsägenwerkzeugkopfes von 3 von hinten;
10b eine Seitenansicht des Stichsägenwerkzeugkopfes von 3 mit entfernter Gehäuseschalenhälfte;
10c eine perspektivische Ansicht des Betätigungselements von unten;
10d eine perspektivische Ansicht des Betätigungselements von 10c von oben;
10e eine schematische Ansicht eines Bewegungsumkehrmechanismus des Werkzeugkopfes von 10b;
11 eine Vorderansicht der kombinierten Getriebe-Motor-Einheit des kraftgetriebenen Werkzeugs von 1;
12 eine schematische Querschnittsansicht des Motor- und Getriebemechanismus, geschnitten entlang den Linien XI-XI;
13 eine Seitenansicht des Bohrkopfes, wie er in 8 dargestellt ist, mit teilweise entfernter Gehäuseschalenhälfte.
Nun auf 1 Bezug nehmend, weist ein kraftgetriebenes Werkzeug, allgemein mit 10 bezeichnet, ein Hauptkörperteil 12, das in herkömmlicher Weise aus zwei Hälften einer Kunststoffgehäuseschale 14, 16 gebildet ist, auf. Die beiden Hälften der Gehäuseschale sind zusammengefügt, um den inneren Mechanismus des kraftgetriebenen Werkzeugs einzuschließen, wie es später beschrieben wird.
Der Körperteil 10 bildet einen im Wesentlichen D-förmigen Körper, von dem ein hinterer Teil 18 einen herkömmlichen Pistolenhandgriff bildet, der von dem Benutzer zu ergreifen ist. Von diesem hinteren Teil 18 erstreckt sich ein Schalterbetätiger 22 nach innen, der durch den Zeigefinger des Benutzers in einer Art und Weise betätigbar ist, die der konventionellen Ausgestaltung von kraftgetriebenen Werkzeugen entspricht. Da eine solche Pistolenhandgriffgestaltung herkömmlich ist, wird sie in Bezug auf die vorliegende Ausführung nicht weiter beschrieben.
Der vordere Teil 23 des D-förmigen Körpers dient einem doppelten Zweck, indem er einen Schutz für die Hand des Benutzers bietet, wenn sie den Pistolenhandgriffteil 18 ergreift, jedoch auch dazu dient, die Batterieanschlussklemmen 25 (5a) unterzubringen und die Batterie 24 in herkömmlicher Weise aufzunehmen.
Bezug auf 5a und 5b nehmend, enthält der vordere Teil 23 des Körpers zwei herkömmliche Batterieanschlussklemmen 25 für den zusammenwirkenden Eingriff mit entsprechenden Klemmen (nicht dargestellt) an einem herkömmlichen Batteriepaketschaft 32. Der vordere Teil 23 des Körpers ist im Wesentlichen hohl, um den Schaft 30 der Batterie 24 (wie es in 5 dargestellt ist) aufzunehmen, wodurch der Hauptkörperteil 33 der Batterie aus der Werkzeuggehäuseschale hervorsteht. Auf diese Weise ist der Hauptkörper 33 der Batterie im Wesentlichen rechteckig und wird teilweise in einen Ummantelungsteil 34 der Werkzeuggehäuseschale für die Batterie aufgenommen, um gegen eine innere Schulter 35 des kraftgetriebenen Werkzeugs 35 in herkömmlicher weise anzuliegen und zusammenzuwirken.
Die Batterie hat zwei Arretierungen 36 an entgegengesetzten Seiten davon, welche zwei herkömmliche Vorsprünge (nicht dargestellt) für den Schnappverschlusseingriff mit entsprechenden Aussparungen an den inneren Wänden des der Ummantelung 34 des kraftgetriebenen Werkzeugs aufweisen. Diese Arretierungen sind elastisch von der Batterie 32 nach außen gerichtet vorgespannt, um so einen Schnappeingriff zu erzielen. Diese Arretierungen können jedoch entgegen ihrer Vorspannung verschoben werden, um sich aus dem Eingriff mit den Aussparungen an der Ummantelung heraus zu bewegen, um es der Batterie zu erlauben, entfernt zu werden, wenn es durch den Endbenutzer für erforderlich gehalten wird. Solche Batterieklemmen werden auf dem Gebiet der kraftgetriebenen Werkzeuge wiederum als herkömmlich betrachtet und werden als solche hierin nicht weiter beschrieben.
Der hintere Teil 18 der Gehäuseschale hat einen geringfügig ausgesparten Griffbereich 38, wobei diese Aussparung in den beiden Gehäuseschalenhälften geformt ist. Um den Komfort für den Benutzer des kraftgetriebenen Werkzeugs zu verbessern, ist dann ein elastisches gummiartiges Material integriert in diesen Aussparungen ausgeformt, um ein gepolstertes Griffelement zur Verfügung zu stellen. Das hilft dabei, einen gewissen Dämpfungsgrad der Schwingungen des (in Gebrauch befindlichen) kraftgetriebenen Werkzeugs gegenüber der Hand des Benutzers zu erzielen.
Bezug auf 2 und 3 nehmend, können gegenseitig austauschbare Werkzeugköpfe 40, 42 lösbar mit dem Körperteil 12 des kraftgetriebenen Werkzeugs in Eingriff gebracht werden. 2 zeigt das kraftgetriebene Werkzeug 10, bei dem ein Bohrkopfteil 40 mit dem Hauptkörperteil 12 verbunden ist, und 3 zeigt ein Stichsägekopfteil 42, das an dem Körperteil 12 befestigt ist, um ein kraftgetriebenes Stichsägenwerkzeug zu erzeugen. Die Mechanismen, die für die Ausrichtung und Anordnung der Werkzeugköpfe an dem Werkzeugkörper maßgebend sind, werden später beschrieben.
Es wird erneut auf 5a und 5b Bezug genommen, welche ein kraftgetriebenes Werkzeug 10 darstellen, von dem eine der Gehäuseschalen 16 entfernt ist, um schematisch das innere Funktionieren des kraftgetriebenen Werkzeugs zu zeigen. Das Werkzeug 12 weist einen herkömmlichen Elektromotor 44 auf, der festgehalten durch die Innenrippen 46 der Gehäuseschale 14 angebracht ist. (Die entfernte Gehäuseschale 16 weist entsprechende Rippen auf, um ebenfalls den Motor zu umgeben und festzuhalten). Die Abtriebsspindel 47 des Motors (12) befindet sich in direktem Eingriff mit einem konventionellen Umlaufrädergetriebe (auch bekannt als Sonnenrad- und Planeten-Untersetzungsgetriebemechanismen), die allgemein bezeichnet mit 48 dargestellt sind (siehe auch 11). Für Fachleute ist die Verwendung von Umlaufräder-Untersetzungsgetriebemechanismen übliche Praxis und sie werden nicht im Detail beschrieben, mit der Ausnahme, dass angegeben wird, dass der Motorabtrieb, der allgemein von solchen kraftgetriebenen Werkzeugen verwendet wird, eine Abtriebsdrehzahl von etwa 15000 U/min aufweist, wobei der Umlaufrädergetriebemechanismus die Drehzahl des Antriebsmechanismus in Abhängigkeit von der genauen Geometrie und der Größe der jeweiligen Zahnräder in den Getriebemechanismen verringert. Herkömmliche Untersetzungsgetriebemechanismen dieses Typs werden jedoch allgemein mit einer Untersetzung zwischen 2 zu 1 und 5 zu 1 verwendet (sie verringern z. B. die Drehzahl eines Motorabtriebs von 15000 U/min auf eine Drehzahl eines zweiten Abtriebs von etwa 3000 U/min). Der Abtrieb 49 des Untersetzungsgetriebemechanismus 48 weist eine Abtriebsspindel koaxial zu der Abtriebsdrehachse des Motors und ein außenverzahntes Teil 50 auf, das ebenfalls koaxial auf der Spindel 49 angeordnet ist.
Das außenverzahnte Teil 50, das deutlich in 5b dargestellt ist, weist sechs hervorstehende Zähne auf, die symmetrisch um die Achse der Spindel 49 angeordnet sind, wobei jeder der Zähne zu dem entfernten Ende des außenverzahnten Teils 50 hin abgeschrägte Nockeneinführungsflächen aufweist, die sich nach innen zu Achse hin verjüngen, um mit zusammenwirkenden Nockenflächen eines innenverzahnten Teils zusammen zu passen, welches sechs Kanäle für das Aufnehmen der Zähne in zusammenwirkendem Eingriff aufweist.
Bezug auf 1, 5a, 5b und 6 nehmend, weist der Körperteil 12 des kraftgetriebenen Werkzeugs eine nach vorn weisende Aussparung 52 auf, die eine inneren Fläche 54 hat, die innerhalb der Umfangskante einer Ummantelung 56 ausgespart ist, welche durch die beiden Gehäuseschalenhälften gebildet wird. Somit bilden die Ummantelung 56 und die ausgesparte Fläche 54 eine im Wesentlichen rechteckige Aussparung an dem Werkzeugkörper, die im Wesentlichen koaxial mit der Motorachse 51 verläuft. Die Fläche 54 weist weiterhin eine im Wesentlichen kreisförmige Öffnung 60 auf, durch welche sich das außenverzahnte Rad 50 des Getriebemechanismus nach außen in die Aussparung 52 erstreckt. Wie später beschrieben wird, weist jeder der mit dem Körper in Eingriff befindlichen Werkzeugköpfe ein zusammenwirkendes innenverzahntes Teil für den ineinandergreifenden Eingriff mit dem außenverzahnten Teil auf.
Wie es für moderne kraftgetriebene Werkzeuge üblich ist, ist der Motor 44 mit einem Vorwärts-/Rückwärts-Schalter 62 versehen, der im Betrieb das Umpolen der Anschlussverbindungen zwischen der Batterie 24 und dem Motor 44 über eine herkömmliche Schaltungsanordnung 64 erleichtert und dadurch die Drehrichtung des Motorabtriebs umkehrt, wie es von dem Benutzer gewünscht wird. Wie es üblich ist, weist der Umsteuerschalter 62 ein Kunststoffteil auf, das in Querrichtung (in Bezug auf die Motorachse) durch den Körper des Werkzeugs verläuft, um so aus den entgegengesetzten Öffnungen in jeder der Gehäuseschalen 14, 16 hervorzustehen, wodurch dieser Schalter 62 einen inneren Vorsprung (nicht darge stellt) für das Eingreifen mit einem Schwenkhebel 66 an dem Schaltmechanismus 64 hat, so dass eine Verschiebung des Schalters 62 in eine erste Richtung eine Schwenkverschiebung des Schwenkhebels 66 in die erste Richtung bewirkt, um die Batterieanschlussklemmen mit dem Motor in einer ersten elektrischen Verbindung zu verbinden, und wobei ein Verschieben des Schalters 62 in eine entgegengesetzte Richtung eine entgegengesetzte Verschiebung des Schwenkhebels bewirkt, um die Verbindungen zwischen der Batterie und dem Motor umzupolen. Das ist für kraftgetriebene Werkzeuge üblich und wird hierin nicht weiter beschrieben. Es ist zu erkennen, dass aus Gründen einer deutlichen Darstellung in den Zeichnungen, die elektrischen Drahtverbindungen zwischen der Batterie, dem Schalter und dem Motor weggelassen wurden.
Weiterhin ist das kraftgetriebene Werkzeug 10 mit einem intelligenten Sperrmechanismus 68 versehen, der dazu bestimmt ist, eine Betätigung des Schalterbetätigers 22 zu verhindern, wenn kein Werkzeugkopfvorsatz mit dem Körperteil 10 verbunden ist. Ein solcher Sperrmechanismus dient einem doppelten Zweck, nämlich zu verhindern, dass das kraftgetriebene Werkzeug zufällig eingeschaltet wird und somit die Stromquelle (Batterie) leert, wenn das Werkzeug nicht verwendet wird, während er auch als Sicherheitsmerkmal dient, um zu verhindern, dass das kraftgetriebene Werkzeug eingeschaltet wird, wenn kein Werkzeugkopf angebracht ist, was zu einer Drehung des freiliegenden außenverzahnten Teils 50 mit hoher Drehzahl führen würde.
Der Sperrmechanismus 68 weist ein Schwenkhebel-Schaltelement 70 auf, das um einen Stift 72 schwenkbar angebracht ist, der integriert mit der Gehäuseschale 16 ausgebildet ist. Das Schaltelement 70 ist im Wesentlichen ein länglicher Stift aus Kunststoff, der an seinem am weitesten nach innen liegenden Ende einen nach unten gerichteten Vorsprung 74 (5a) hat, der durch ein herkömmliches Federelement (nicht dargestellt) in eine Richtung nach unten in die in 5a dargestellte Stellung vorgespannt ist, so dass er gegen einen Vorsprung 76 stößt, der integriert mit dem Schalterbetätiger 22 ausgeführt ist und mit diesem eingreift. Der Vorsprung 76 an dem Auslöser 20 stellt eine nach hinten gerichtete Schulter dar, welche mit dem Vorsprung 74 des Drehstiftes eingreift, wenn der Sperrmechanismus 68 sich in der unbetätigten Stellung befindet, wie es in 5a dargestellt ist.
Um den Schalterbetätiger 22 zu betätigen, muss der Benutzer den Auslöser 20 mit dem Zeigefinger herunterdrücken, um den Schalterbetätiger 22 von rechts nach links zu verlagern, gesehen wie es in 5a dargestellt ist. Das Anstoßen des Auslöservorsprungs 76 gegen den Vorsprung 74 des Sperrmechanismus hindert jedoch den Schalterbetätiger 22 an einer Verschiebung in dieser Weise.
Das gegenüberliegende Ende des Schaltelements 70 hat eine nach außen gerichtete Nockenfläche 78, die geneigt ist, um im Wesentlichen ein Profil in Form eines umgekehrten V zu bilden, wie es in 1 und 6 zu sehen ist.
Die Nockenfläche 78 ist innerhalb einer Öffnung 80 ausgespart, die in den beiden Gehäuseschalenhälften ausgebildet ist. Der Sperrmechanismus 68 selbst befindet sich vertieft innerhalb des Werkzeugkörpers, ist jedoch durch diese Öffnung 80 zugänglich.
Wie später beschrieben wird, weist jeder der Werkzeugköpfe 40, 42, der an das Werkzeuggehäuse angeschlossen werden soll, ein Vorsprungselement auf, welches, wenn die Werkzeugköpfe sich in Eingriff mit dem Werkzeugkörper befinden, durch die Öffnung 80 vorsteht, um so mit der Nockenfläche 78 des Sperrmechanismus einzugreifen, um schwenkend das Schalterelement 70 um den Stift 72 entgegen der elastischen Vorspannung des Federelements auszulenken und damit den Vorsprung 74 in eine Aufwärtsrichtung relativ zu unbetätigten Stellung, die in 5 dargestellt ist, zu bewegen, wodurch sich der Vorsprung 74 außer Eingriff mit dem Auslöservorsprung 76 bewegt, wodurch es dem Schalterbetätiger 22 erlaubt wird, durch den Benutzer so verschoben zu werden, wie es erforderlich ist, um das kraftgetriebene Werkzeug wie erforder lich einzuschalten. Somit kann eine Befestigung eines Werkzeugkopfes automatisch den Sperrmechanismus deaktivieren.
Ein zusätzliches Merkmal des Sperrmechanismus ergibt sich weiterhin aus der Sicherheitsforderung, dass bestimmte Werkzeugkopfvorsätze, um bestimmte Werkzeuge zu bilden, insbesondere ein Vorsatz einer Säge mit hin- und hergehender Schnittbewegung, eine manuelle und keine automatische Deaktivierung des Sperrmechanismus erfordern. während es für ein kraftgetriebenes Werkzeug, wie zum Beispiel eine Bohrmaschine oder eine Schleifmaschine zulässig ist, einen Betätigungsauslöseschalter 22 zu haben, der herunter gedrückt werden kann, wenn der Werkzeugkopf befestigt ist, ohne dass irgendein Sicherheits-Sperrschalter vorhanden ist, ist das für Werkzeuge, wie zum Beispiel Sägen mit hin- und hergehender Schnittbewegung, unzulässig, weil eine zufällige Aktivierung einer kraftgetriebenen Säge mit hin- und hergehender Schnittbewegung zu einer ernsthaften Verletzung führen kann, wenn der Benutzer darauf nicht vorbereitet ist. Aus diesem Grund haben kraftgetriebene Sägewerkzeuge mit hin- und hergehender Schnittbewegung einen manuell betätigbaren Schalter, um den Sperrmechanismus des Betätigungsauslöseschalters 22 zu deaktivieren. Ein spezieller manuell aktivierter Mechanismus zum Deaktivieren des Sperrmechanismus wird nachfolgend unter Bezugnahme auf den Werkzeugkopf für die Säge mit hin- und hergehender Schnittbewegung 42 beschrieben.
Jeder der Werkzeugköpfe 40, 42 ist für den zusammenwirkenden Eingriff mit dem Werkzeugkörper 12 ausgestaltet. Daher hat jeder der Werkzeugköpfe 40, 42 eine gemeinsame Schnittstelle 90 für den zusammenwirkenden Eingriff mit dem Werkzeugkörper 12. Die Schnittstelle 90 an den Werkzeugköpfen weist ein sich nach hinten erstreckendes Flächenelement 93 auf, das einen ersten im Wesentlichen linearen Abschnitt 91 (zum Beispiel in 8 von der Seite gesehen) und einen zweiten nichtlinearen 95 aufweist, der ein im Wesentlichen gekrümmtes Profil hat. Das Profil dieses Flächenelements 93 entspricht einem gleichen Profil, welches die Außenfläche der Gehäuseschalen des kraftgetriebenen Werkzeugs 12 um das außenverzahnte Teil 51 und die zugehörige Aussparung 52 bildet, wie am besten aus 4 ersichtlich ist. Die Schnittstelle 90 weist ferner eine konzentrische Anordnung von zwei Zapfen 92, 96 auf, die an der im Wesentlichen flachen Schnittfläche 91 positioniert sind, so dass sie in eine komplementäre Passung in der Aussparung 52 und in die zugehörige kreisförmige Öffnung 60, die in dem Werkzeugkörper ausgebildet ist, aufgenommen werden können. Die Ausgestaltung der Schnittstelle 90 passt für alle Werkzeugköpfe, unabhängig von ihrer aktuellen Funktion und der Gesamtgestaltung solcher Werkzeugköpfe.
Nun auf 1 und 6 Bezug nehmend, ist zu erkennen, das der vordere Teil des Werkzeugkörpers 12 für das Aufnehmen des Werkzeugkopfes sowohl die Aussparung 52 für die Aufnahme des Zapfens 92 des Werkzeugkopfes und zweitens eine untere, gekrümmte Fläche aufweist, die einen gekrümmten Sitz für das Aufnehmen der entsprechend gekrümmten Fläche 45 der Werkzeugkopfschnittstelle 90 hat. Dieses Merkmal wird nachfolgend ausführlicher beschrieben.
Die Zapfenanordnung der Schnittstelle 90 hat einen Primärzapfen 92, der im Wesentlichen als quadratisches Element (9 und 10a) mit abgerundeten Ecken ausgebildet ist. Dieser Zapfen 92 entspricht in der Höhe der Tiefe der Aussparung 52 des Werkzeugkörpers und wird in einer komplementären Passung darin aufgenommen. Weiterhin hat der Zapfen 92 an jeder seiner Seiten zwei sich in Längsrichtung erstreckende Nuten 100, die am besten in 8 und 10a zu sehen sind. Diese Nuten verjüngen sich von der hintersten Fläche 93 des Zapfens in Richtung zu dem Werkzeugkopfkörper. Entsprechende Vorsprünge 101 sind an der Innenfläche der Ummantelung 56 der Werkzeugaussparung 52 für den zusammenwirkenden Eingriff mit den Nuten 100 an dem Werkzeugkopf ausgebildet. Die Vorsprünge 101 sind für eine komplementäre Passung in den Nuten 100 ebenfalls kegelförmig ausgeführt. Diese Vorsprünge 101 und die Nuten 100 dienen sowohl dazu, den Werkzeugkopf mit dem Werkzeugkörper auszurichten, als auch den Werkzeugkopf an einer drehenden Verlagerung in Bezug auf den Werkzeugkörper zu hindern. Dieser Aspekt des Hinderns des Werkzeugkopfes an einer drehenden Verlagerung wird weiter durch die allgemein quadratische Form des Zapfens 92 verstärkt, welche die gleiche Funktion hat. Das Vorsehen von sich verjüngenden Vorsprüngen 101 und Aussparungen 100 unterstützt jedoch das Ausrichten des Werkzeugkopfes zu dem Werkzeugkörper, wobei die entfernte, verengte, abgeschrägte Kante der Vorsprünge 101 an dem Werkzeugkörper zuerst mit dem breiteren Profil der sich verjüngenden Aussparungen 100 an dem Werkzeugkopf eingreift und somit die Forderung nach einer perfekten Ausrichtung zwischen dem Werkzeugkopf und dem Werkzeugkörper beim ersten Verbinden des Werkzeugkopfes mit dem Werkzeugkörper abschwächt. Die nachfolgende Verschiebung des Werkzeugkopfes in Richtung zu dem Werkzeugkörper bewirkt, dass die sich verjüngenden Vorsprünge 101 in die sich verjüngenden Nuten 100 aufgenommen werden, um einen engen Keilpassungseingriff zwischen den Vorsprüngen und den zugehörigen Aussparungen 100 herzustellen. Aus 9 ist weiterhin zu erkennen, dass, wenn auch der Zapfen 92 als im Wesentlichen quadratisch beschrieben wird, er eine obere Kante 111 aufweist, die eine größere Abmessung aufweist als die Abmessung der unteren Kante 113. Das ist eine einfache Ausgestaltung, um ein zufälliges Platzieren des Kopfvorsatzes mit der Oberseite nach unten zu verhindern, wenn er mit dem Werkzeugkörper in Eingriff gebracht wird, da, wenn der Werkzeugkopf zapfen 92 mit der Aussparung 52 nicht korrekt ausgerichtet ist, dieser nicht passt.
Wie aus 8 und 10a ersichtlich ist, hat die gemeinsame Schnittstelle 90 ein zweites Zapfenelement 96 in Form eines im Wesentlichen zylindrischen Vorsprungs, der sich von dem ersten Zapfenelement 92 nach hinten erstreckt. Das zweite Zapfenelement 96 kann als koaxial mit dem ersten Zapfenelement 92 betrachtet werden. Das zweite Zapfenelement 96 ist im Wesentlichen zylindrisch und hat eine kreisförmige Öffnung 102, die sich durch den zapfen 92 in das Innere des Werkzeugkopfes erstreckt. Sowohl in dem Bohrwerkzeugkopf 40 als auch in dem Stichsägenwerkzeugkopf 42 ist benachbart zu ihren jeweiligen Öffnungen 102 ein weiteres Umlaufräder-Untersetzungsgetriebe 106 (10b und 13) angeordnet. Es sollte zu erkennen sein, dass die Anordnung des Schnitt stellenelements 90 im Wesentlichen bei beiden Köpfen 40, 42 identisch ist und die Anordnung des Untersetzungsgetriebemechanismus 106 in jedem Werkzeugkopf hinsichtlich der Schnittstelle 90 ist ebenfalls für beide Werkzeugköpfe identisch, und somit wird durch die Beschreibung des Getriebemechanismus und der Schnittstellenelemente 90 des Werkzeugkopfes hinsichtlich des Stichsägenkopfes 42 auch eine ähnliche Anordnung in dem Bohrwerkzeugkopf 40 (13) beschrieben.
Wie aus 10b ersichtlich ist, sind die Werkzeugköpfe wiederum in herkömmlicher Weise aus zwei Hälften einer Gehäuseschale aus Kunststoff gebildet. Die beiden Hälften werden zusammengesetzt, um den inneren Mechanismus des Kopfes des kraftgetriebenen Werkzeugs, der nachfolgend beschrieben wird, einzukapseln. Im Inneren geformte Rippen auf jeder der beiden Hälften der Gehäuseschale, die jeden Werkzeugkopf bildet, werden verwendet, um den inneren Mechanismus zu halten. Insbesondere weist der Stichsägenwerkzeugkopf 42 Rippen 108 für das Eingreifen mit dem Untersetzungsgetriebemechanismus 106 und dessen Montage auf, wie es dargestellt ist. Der Untersetzungsgetriebemechanismus 106 ist, wie vorher angeführt, ein herkömmliches Umlaufrädergetriebe (Sonnenrad – und Planetenräderanordnung), das dem identisch ist, das in Bezug auf die Umlaufrädergetriebeanordnung, die in dem Werkzeuggehäuse verwendet wird, beschrieben ist. Die Eingangsspindel (nicht dargestellt) des Untersetzungsgetriebemechanismus 106 hat koaxial daran angebracht ein innenverzahntes Teil 110 für den zusammenwirkenden, ineinandergreifenden Eingriff mit dem außenverzahnten Teil 50 des Gehäuses des kraftgetriebenen Werkzeugs. Die Spindel des Getriebemechanismus 106 und das innenverzahnte Teil 110 erstrecken sich im wesentlichen koaxial mit der Öffnung 102 des Zapfens 96 um die Werkzeugkopfachse 117. Das ist am besten aus 10a ersichtlich. Ferner erstreckt sich die Abtriebs-Drehspindel 127 dieses Getriebemechanismus 106 auch koaxial mit der Eingangsspindel des Getriebemechanismus.
Erneut Bezug auf 10b nehmend, ist ersichtlich, dass auf der Abtriebs-Drehspindel 127 ein herkömmlicher Bewegungsumwandlungs mechanismus 120 für das Umwandeln der Abtriebsdrehbewegung des Getriebemechanismus 106 in eine lineare, hin- und hergehende Bewegung eines Plattenelements 122 angebracht ist. Das freie Ende des Plattenelements 122 erstreckt sich durch eine Öffnung in der Gehäuseschale nach außen und hat an seinem freien Ende einen Stichsägeblattklemmmechanismus angebracht. Der Stichsägeblattklemmmechanismus ist kein Bestandteil der vorliegenden Erfindung und kann als eines der Standardverfahren für das Eingreifen und das Halten von Stichssägeblättern an einem Plattenelement angesehen werden.
Die lineare, hin- und hergehende Bewegung des Plattenelements 122 treibt ein Sägeblatt (nicht dargestellt) in einer linearen, hin- und hergehenden Bewegung, die allgemein durch den Pfeil 123 gekennzeichnet ist. Wenn auch aus 10b ersichtlich ist, dass diese lineare, hin- und hergehende Bewegung nicht parallel zu der Achse 117 des Werkzeugkopfes ist, ist das lediglich eine Bevorzugung für die ergonomische Ausgestaltung des speziellen Werkzeugkopfes. wenn es erforderlich ist, könnte die hin- und hergehende Bewegung auch parallel zu der Werkzeugkopfachse erfolgen. Der Werkzeugkopf 42 selbst ist eine herkömmliche Konstruktion für eine Säge mit hin- und hergehender Schneidbewegung oder eine Säge mit sich verjüngendem Sägeblatt mit einer Basisplatte 127, die mit der zu schneidenden Fläche in Kontakt gebracht wird, um das Werkzeug wenn es erforderlich ist zu stabilisieren.
Der Antriebsumwandlungsmechanismus 120 verwendet eine herkömmliche, sich hin- und herbewegende Raumkulisse, die aus Deutlichkeitsgründen in 10e schematisch dargestellt ist. Der Antriebsumwandlungsmechanismus 120 hat einen Dreheingang 131 (der für diesen speziellen Werkzeugkopf der Untersetzungsgetriebemechanismus ist). Der Dreheingang 131 ist mit einer Verbindungsplatte 130 verbunden, die eine geneigte Vorderfläche 132 aufweist (relativ zu der Drehachse des Eingangs geneigt). An dieser Fläche 132 ist deutlich hervorstehend ein rohrförmiger Zapfen 134 angebracht, der in Bezug auf die Drehachse 117 des Eingangs 131 in eine Taumelbewegung versetzt wird. Frei angebracht auf diesem Zapfen 134 ist ein Verbindungselement 135, das sich frei um den Zapfen 134 drehen kann. Dieses Verbindungselement 135 wird jedoch an einer Drehung um die Antriebsachse 117 durch das Eingreifen mit einem Schlitz in einem Plattenelement 122 gehindert. Dieses Plattenelement 122 kann sich in der Ausführung von 10b und 10c nur in eine Richtung parallel zu der Drehachse des Eingangs bewegen. Das Plattenelement 122 wird durch zwei Stifte 142 zurückgehalten, die durch die Gehäuseschale an Ort und Stelle gehalten werden und kann sich durch sie hindurchbewegen. Somit wird die Taumelbewegung des Zapfens 134 über das Verbindungselement 135 in eine lineare Hin- und Herbewegung der Platte 122 umgesetzt. Dieser spezielle Mechanismus für das Umwandeln einer Drehbewegung in eine lineare Bewegung ist herkömmlich und ist nur schematisch erläutert, um den Mechanismus 120 zu erklären, der in diesem speziellen Sägekopfvorsatz verwendet wird. In dem Sägekopf 42 ist die Platte 122 für die lineare, Hin- und Herbewegung zwischen den beiden Begrenzungselementen 142 vorgesehen und an ihrem einen freien Ende ist ein Sägeblattklemmmechanismus 150 für das Eingreifen mit einem herkömmlichen Sägeblatt in der üblichen Art und Weise befestigt. Somit verwendet der Werkzeugkopf sowohl einen Untersetzungsgetriebemechanismus 106 als auch einen Antriebsumwandlungsmechanismus 120 für das Umwandeln des Drehabtriebs des Motors in eine lineare Hin- und Herbewegung des Sägeblatts.
Eine alternative Form eines Werkzeugkopfes in Bezug auf einen Bohrkopf 40 ist in 13 dargestellt. Auch dieser Bohrkopf 40 (der auch in 8a dargestellt ist), weist die Schnittstelle 90 auf, die der Schnittstelle entspricht, die vorher in Bezug auf den Werkzeugkopf 42 beschrieben wurde. Der Werkzeugkopf 40 weist ebenfalls ein Umlaufrädergetriebe 106 auf, das in seinem Aufbau dem gleicht, das vorher für das kraftgetriebene Werkzeug, und für den Stichsägenkopf beschrieben wurde. Die Eingangsspindel dieses Untersetzungsgetriebemechanismus 106 hat ebenfalls koaxial daran ein innenverzahntes Teil angebracht, das dem Teil gleicht, welches vorher in Bezug auf den ineinandergreifenden Eingriff mit dem außenverzahnten Teil 50 an der Abtriebsspindel des kraftgetriebenen Werkzeugs beschrieben wurde. Der Abtrieb des Umlaufrädergetriebes 106 in dem Werkzeugkopf 40 ist dann koaxial mit einer Antriebswelle eines herkömmlichen Bohrkupplungsmechanismus 157 verbunden, der wiederum koaxial an einem herkömmlichen Bohrfutter 159 angebracht ist.
Es ist zu erkennen, dass für die vorliegende Erfindung eines kraftgetriebenen Werkzeugs mit mehreren untereinander austauschbaren Werkzeugköpfen die Abtriebsgeschwindigkeit der verschiedenen kraftgetriebenen Werkzeuge sich von Funktion zu Funktion verändert. So würde zum Beispiel ein Schleifkopf (obwohl hierin nicht beschrieben) eine Orbitaldrehzahl von etwa 20000 U/min erfordern. Eine Bohrmaschine würde eine Abtriebsdrehzahl von etwa 2000 bis 3000 U/min erfordern, während eine Stichsäge eine hin- und hergehende Bewegung von etwa 1000 bis 2000 Hüben pro Minute haben müsste. Die herkömmliche Abtriebsdrehzahl eines in kraftgetriebenen Werkzeugen verwendeten Motors kann im Bereich von 20000 bis 30000 U/min liegen. Somit würden, um einen solchen ausgedehnten Bereich von Abtriebsgeschwindigkeiten für jeden Werkzeugkopf zu versorgen, ausgehend von einem einzigen Motor mit hoher Drehzahl, in jedem Kopf unterschiedliche Untersetzungsgetriebemechanismen erforderlich sein. Insbesondere für den Sägekopfvorsatz würde eine bedeutende Verringerung der Abtriebsgeschwindigkeit erforderlich sein und das würde wahrscheinlich ein großes Mehrstufengetriebe in dem Stichsägenkopf erfordern. Das würde der Leistung einer Werkzeugmaschine dieses Typs abträglich sein, da ein solcher großer Untersetzungsgetriebemechanismus (wahrscheinlich ein Mehrstufengetriebe) einen relativ großen Werkzeugkopf erfordern würde, der zu einem Stichsägeblatt führen würde, das entfernt von der kraftgetriebenen Säge (von dem Motor) gehalten werden muss, und das könnte zu nachteiligen Unwuchtkräften an einer solchen Stichsäge führen. Um dieses Problem abzuschwächen, verwendet die vorliegende Erfindung sequentiell oder seriell gekoppelte Getriebemechanismen zwischen dem Werkzeugkörper und den Werkzeugköpfen. Auf diese Weise erhält man eine erste Stufe eines Untersetzungsgetriebes der Motorabtriebsdrehzahl für alle Funktionen des kraftgetriebenen Werkzeugs in dem Werkzeuggehäuse, wobei jeder spezifische Werkzeugkopf einen zweiten Untersetzungsgetriebemechanismus aufweist, um die Abtriebsdrehzahl des kraftgetriebenen Werkzeugs auf die Drehzahl einzustellen, die für die spezielle Werkzeugkopffunktion erforderlich ist. Wie vorher erwähnt, ist das genaue Getriebeuntersetzungsverhältnis von der Größe und von den Parametern der inneren Mechanismen des Standard-Umlaufrädergetriebes abhängig. Es ist jedoch zu erkennen, dass das Vorsehen einer ersten Stufe eines Untersetzungsgetriebes in dem Werkzeugkörper, die dann sequentiell mit einer zweiten Stufe eines Untersetzungsgetriebes in dem Werkzeugkopf gekoppelt ist, eine kompaktere Gestaltung der Werkzeugköpfe bei vereinfachtem Untersetzungsgetriebemechanismus in dem Werkzeugkopf erlaubt, da kein solch hoher Grad der Getriebeuntersetzung von der ersten Stufe des Untersetzungsgetriebes erforderlich ist.
Weiterhin kann dann der Abtrieb der zweiten Untersetzungsgetriebestufe in dem Werkzeugkopf als Drehabtrieb zu dem funktionellen Abtrieb des Werkzeugkopfes z. B. einem Bohrkopf oder einem Drehschleifplattenkopf übertragen oder kann selbst der Wirkung eines Antriebsumwandlungsmechanismus ausgesetzt werden, um den Drehabtrieb in einen nichtdrehenden Abtrieb umzuwandeln, wie es für den Werkzeugkopf beim Umwandeln des Drehabtriebs in eine hin- und hergehende Bewegung für das Antrieben eines Sägeblatts beschrieben wurde.
Der Sägewerkzeugkopf 42 ist weiterhin mit einem zusätzlichen, manuell betätigbaren Knopf 170 versehen, der bei Betätigung durch den Benutzer ein manuelles Mittel für das Deaktivieren des Sperrmechanismus des Körpers des kraftgetriebenen Werkzeugs zur Verfügung stellt, wenn der Werkzeugkopf 42 mit dem Werkzeugkörper verbunden ist. Wie vorher beschrieben, weist der Werkzeugkörper einen Sperrmechanismus 68 auf, der schwenkbar durch Einsetzen eines entsprechenden Vorsprungs an dem Werkzeugkopf in die Öffnung 80, um die Nockenfläche 78 in Eingriff zu bringen, um den geschwenkten Sperrmechanismus zu deaktivieren, deakti viert werden kann. Normalerweise ist der Vorsprung an dem Werkzeugkopf einstückig mit der Kopf gehäuseschale geformt, so dass, wenn der Werkzeugkopf mit dem Werkzeugkörper in Eingriff gebracht wird, eine solche Deaktivierung des Sperrmechanismus selbsttätig erfolgt. Insbesondere unter Bezugnahme auf 9 und 13, die einen Bohrwerkzeugkopf 40 darstellen, ist zu erkennen, dass die Schnittstelle 90 an der gekrümmten Fläche 93 einen im Wesentlichen rechteckigen Vorsprung 137 von komplementärer Form und Größe zu der Öffnung 80 aufweist. Dieser Vorsprung 137 ist im Wesentlichen starr und einstückig mit der Gehäuseschale des Werkzeugkopfes geformt. Bei Gebrauch, wenn er durch die Öffnung 80 eintritt, stößt dieser starre Vorsprung 137 einfach gegen die Nockenfläche 78, um eine Schwenkverschiebung des Sperrmechanismus 68 zu bewirken. Für die Zwecke von Produkten, wie zum Beispiel sich hin- und herbewegenden Sägeköpfen 42, ist es jedoch ferner vorteilhaft, dass die Aktivierung des kraftgetriebenen Werkzeugs, auch mit dem befestigten Werkzeugkopf, verhindert wird, bis eine weitere manuelle Betätigung durch den Benutzer ausgeführt wird, wenn er bereit ist, das Werkzeug aktuell anzuwenden. Daher ist der Sägekopf 42 mit dem Knopf 170 versehen, um dieser Forderung zu entsprechen. Dieses manuelle Deaktivierungssystem für die Sperre weist eine im Wesentlichen rechteckige Öffnung 141 auf, die zwischen den beiden Hälften der Werkzeugkopf gehäuseschale ausgebildet ist, wie es in 10a dargestellt ist, und durch die ein Nockenelement 300 hervorsteht, das im Wesentlichen V-förmig ist (10a und 10c). Dieses Nockenelement 300 hat allgemein V-Form und ist so ausgerichtet, dass, wenn der Sägekopf 42 an dem Werkzeugkörper 12 befestigt ist, die Nockenfläche 78 des Sperrmechanismus in die geneigte V-Form des Nockenelements 300 aufgenommen wird, ohne dass irgendeine Kraft auf das Nockenelement 300 ausgeübt wird, um den Sperrmechanismus zu deaktivieren.
Nun auf 10c und 10d Bezug nehmend, ist ersichtlich, dass das Nockenelement 300 durch einen Schenkel 301 mit dem mittleren Bereich eines aus Kunststoff geformten, sich in Längsrichtung erstreckenden Stabes 302 verbunden ist, um ein Betätigungsele ment 350 zu bilden. Dieser Stab 302 erstreckt sich, wenn er in dem Werkzeugkopf 42 angebracht ist, im Wesentlichen senkrecht zu der Achse des Werkzeugkopfes und zu der Achse 117 des Werkzeugkörpers, so dass jedes der freien Enden 306 des Stabes 302 von den gegenüberliegenden Seitenflächen des Werkzeugkopfes seitwärts hervorsteht (10a), um zwei um zwei äußere Knöpfe zu bilden (von denen in 10a nur einer dargestellt ist). Ferner weist das Stabelement 302 zwei integriert ausgebildete, elastisch auslenkbare Federelemente 310 auf, welche, wenn das Stabelement 302 in die Gehäuseschalen des Werkzeugkopfes eingesetzt ist, jeweils mit den Seitenwänden der Innenfläche der Gehäuseschale eingreifen und die dazu dienen, das Stabelement im Wesentlichen mittig in der Gehäuseschale zu halten, um die Nockenfläche 300 in einer im Wesentlichen zentralen Ausrichtung zu halten, wenn sie sich an der Rückseite des Werkzeugkopfes durch die Öffnung 141 nach außen erstreckt. Eine auf jede Fläche 306 des Stabelements 302, das sich aus dem Werkzeugkopf nach außen erstreckt, ausgeübte Kraft verschiebt das Stabelement entgegen der Elastizität eines der Federelemente 310 in das Innere des Werkzeugkopfes, wobei eine solche Verschiebung des Stabelements eine vergleichsweise Verschiebung des Nockenelements 300 seitlich über die Öffnung 141 bewirkt. Es ist daher zu erkennen, das je nachdem, welche der beiden Flächen 306 heruntergedrückt sind, das Nockenelement 300 in eine der beiden Richtungen quer zu der Werkzeugkopfachse verschoben werden kann. Weiterhin bewirkt, wenn die äußere Kraft von der Oberfläche 306 weggenommen wird, die Vorspannkraft des Federelements 310 (das elastisch verformt ist), dass das Stabelement 302 in seine ursprüngliche, zentrale Stellung zurückkehrt. Zweckmäßigerweise können das Stabelement und das Nockenelement 300 und 302 eine einstückig geformte Kunststoffeinheit darstellen, wobei die beiden Federelemente 310 zusammen damit ausgebildet sind.
Wenn der Werkzeugkopf 42 an dem Werkzeugkörper 12 befestigt ist (wie es später ausführlich beschrieben wird), wird die Nockenfläche 78 des Sperrmechanismus in zusammenwirkenden Eingriff mit der V-förmigen Ausgestaltung der Nockenfläche 300 aufgenommen.
Die Nockenfläche 78 hat (wie es in 1 und 6 zu sehen ist) eine im wesentlichen konvexe Ausgestaltung entlang ihrer Längsachse und weist zwei symmetrische Nockenflächen auf, die an jeder Seite einer vertikalen Ebene angeordnet sind, die sich entlang der Mittelachse des Elements 70 erstreckt. Dagegen weist die Nockenfläche 300 eine entsprechende konkave Nockengestaltung auf, mit zwei symmetrischen Nockenflächen, die umgekehrt zu den Nockenflächen des Nockens 78 ausgerichtet sind, um einen anliegenden Eingriff zwischen den beiden Nockenflächen zur Verfügung zu stellen. Wenn der Werkzeugkopf 42 an dem Werkzeugkörper befestigt ist, nehmen die konkaven Nockenflächen 300 zusammenwirkend die konvexen Nockenflächen 78 in einer engen Passung auf, so dass keine unangemessene Kraft von der Nockenfläche 300 auf die Nockenfläche 78 ausgeübt wird, so dass der Sperrmechanismus deaktiviert wird, der im Eingriff mit dem Schalter 22 bleibt und einen Betrieb des kraftgetriebenen Werkzeugs verhindert. Das verhindert, dass die kraftgetriebene Säge zufällig eingeschaltet wird. wenn das Werkzeug betrieben werden soll, legt der Benutzer eine Hand an den Pistolengriff 18, so dass der Zeigefinger den Schalter 22 berührt. Eine zweite Hand ergreift dann den Werkzeugkopfvorsatz 42 in herkömmlicher Weise, um eine Säge mit hin- und hergehender Schneidbewegung zu betätigen, wobei die zweite Hand dazu dient, die Säge bei Verwendung zu stabilisieren. Die zweite Hand des Benutzers dient dann zum Halten des kraftgetriebenen Werkzeugs nahe einer hervorstehenden Flächen 306 oder nahe dem Betätigungselement 350, das durch Finger oder Daumen dieser Hand leicht zugänglich ist. Wenn der Benutzer es dann wünscht, mit der Verwendung des Werkzeugs zu beginnen, kann er eine der Flächen 306 mit seinem Daumen oder Zeigefinger herunterdrücken, um eine seitliche Verschiebung der Nockenfläche 300 in Bezug auf Werkzeugkopfachse zu bewirken. Das veranlasst eine geneigte Fläche 320 der konvexen Fläche 300 sich seitwärts in Eingriff mit einer der konvex geneigten Flächen der Nockenfläche 78 zu bewegen, wodurch die Nockenfläche 78 effektiv nach unten in Bezug auf den Werkzeugkörper verschoben wird, wodurch der Sperrmechanismus 68 in einer Weise betätigt wird, die der gleicht, die vorher bezüglich der selbsttätigen Deaktivierung des Sperrmechanismus erläutert wurde.
Wenn die Fläche 306 durch den Benutzer freigegeben wird, kehrt die Nockenfläche 300 durch die elastische Vorspannung der Federelemente 310 in ihre mittlere Stellung zurück und gelangt außer Eingriff mit der Nockenfläche 78. Weil jedoch der Schalterbetätiger in der betätigten Stellung bleibt, kann das Sperrelement 68 nicht wieder mit dem Schalter eingreifen, ehe dieser Schalter 22 freigegeben ist. Somit kann, wenn einer der Betätigungselementknöpfe 306 an dem Werkzeugkopf heruntergedrückt ist, das kraftgetriebene Werkzeug frei verwendet werden, bis der Schalter 22 nachfolgend freigegeben wird. Zu der Zeit, zu der es der Benutzer wünscht, wieder mit dem Betrieb zu beginnen, muß er manuell den Sperrmechanismus durch Herunterdrücken der Knöpfe 306 deaktivieren.
Nun auf 11 und 12 Bezug nehmend (die einen Querschnitt des Untersetzungsgetriebemechanismus des Werkzeugkörpers darstellen), ist zu erkennen, dass die Abtriebsspindel des Untersetzungsgetriebemechanismus und das daran angebrachte außenverzahnte Teil 50 im Wesentlichen koaxial mit der Achse der Abtriebsspindel von einem kreisförmigen Bund 400 umgeben ist. Wie am besten aus 5b zu erkennen ist, erstrecken sich das außenverzahnte Teil 50 und der konzentrische Bund 400 durch eine kreisförmige Öffnung 60 in der Werkzeugfläche 54 in die Aussparung 52 des kraftgetriebenen Werkzeugs. Der Außendurchmesser des Bundes 400 auf dem Untersetzungsgetriebemechanismus 48 entspricht dem Innendurchmesser der Öffnung 102 des Zapfens 96 an jedem der Werkzeugköpfe. Der Bund 400 weist weiterhin zwei sich in axialer Richtung erstreckende, diametral gegenüberliegende Hohlkehlen 410 auf, die nach innen in Richtung zu dem Untersetzungsgetriebemechanismus 48 abgeschrägt sind. Weiterhin sind auf der Innenfläche der Öffnung 102 des Zapfenelements 96 zwei entsprechende Vorsprünge 105 integriert ausgebildet, die sich in Bezug auf die Werkzeugkopfachse 117 diametral gegenüberliegen und die nach außen in Längsrichtung zu dem Untersetzungsgetriebemechanismus des Werkzeugkopfes hin abgeschrägt sind.
Wenn der Werkzeugkopf mit dem Werkzeugkörper in Eingriff gebracht wird, wird der Bund 400 des Untersetzungsgetriebemechanismus in dem Werkzeugkörper in einer komplementären Passung in der Öffnung 102 des Werkzeugkopfes aufgenommen, wobei die Vorsprünge 105 an der Innenfläche der Öffnung 102 in einer weiteren komplementären Passung in die Hohlkehlen 410 aufgenommen werden, die in der Außenfläche des Bundelements 400 ausgebildet sind. Wegen der Wirkung der komplementären Abschrägungen der Vorsprünge 105 und der Hohlkehlen 410 ist eine bestimmter Toleranzgrad vorhanden, wenn mit dem Einführen des Werkzeugkopfes in den Werkzeugkörper begonnen wird, um ein Ausrichten zwischen den verschiedenen Vorsprüngen und Hohlkehlen zu erlauben, wobei das fortgesetzte Einsetzen die abgeschrägten Flächen der Vorsprünge und Hohlkehlen in einen komplementären Keileingriff bringt, um eine enge Passung zwischen dem Werkzeugkopf und dem Werkzeugkörper und den verschiedenen Verriegelungselementen zu sichern.
Diese spezielle Anordnung der Verwendung eines ersten Zapfen 92 und eines zweiten Zapfens 96 an dem Werkzeugkopf für den komplementären Eingriff in Aussparungen in dem Werkzeugkörper sichert den Eingriff zwischen dem Werkzeugkopf und der Gehäuseschale des Werkzeugkörpers und ferner den Eingriff zwischen der Gehäuseschale des Werkzeugkopfes und dem Untersetzungsgetriebemechanismus und damit dem Drehabtrieb des Werkzeugkörpers. Auf diese Weise wird ein starrer Eingriff und eine feste Ausrichtung der Abtriebsspindel des Getriebemechanismus des Werkzeugkörpers und der Eingangsspindel des Untersetzungsgetriebemechanismus des Werkzeugkopfes erreicht, und gleichzeitig ein starrer Eingriff zwischen den Gehäuseschalen des Werkzeugkopfes und des Werkzeugkörpers, um ein unitäres kraftgetriebenes Werkzeug durch den integrierten Eingriff der jeweiligen Getriebemechanismen zur Verfügung zu stellen.
Wenn eine automatische Deaktivierung des Sperrmechanismus 68 erforderlich ist, wenn zum Beispiel ein Bohrkopf an dem Werkzeugkörper befestigt wird, ist dafür ein im Wesentlichen fester Vorsprung 137 einstückig mit der Fläche der Gehäuseschale ausgebildet (9 und 13), welcher ein im Wesentlichen rechteckiges Profil aufweist, wobei, wenn sich der Werkzeugkopf 40 mit dem Werkzeugkörper 12 in Eingriff befindet, der Vorsprung 137 mit der rechtwinkligen Öffnung zusammenwirkt, mit dem Schwenkhebel 68 in Verbindung kommt, um so mit der Nockenfläche 78 einzugreifen und eine Schwenkverschiebung des Schwenkhebels 68 um das Stiftelement 72 zu erzielen, um so den nach unteren gerichteten Vorsprung 74 aus dem Eingriff mit dem Vorsprung 76 an dem Betätigungs-Auslöser 20 heraus zu bringen. Dadurch ist, wenn der Bohrkopf 40 vollständig mit dem Körper 12 verbunden ist, der Sperrmechanismus automatisch deaktiviert und erlaubt es dem Benutzer, das kraftgetriebene Werkzeug durch Drücken des Betätigungs-Auslösschalters 22 frei anzuwenden.
Aus 8 bis 10 ist auch zu erkennen, dass die Schnittstelle 90 jeder der Werkzeugköpfe 40, 42 zwei zusätzliche Verkeilungselemente aufweist, die integriert an der Gehäuseschale des Werkzeugkopfes ausgebildet sind. Der Zapfen 92 hat an seiner äußersten Stirnfläche 170 einen im Wesentlichen wie ein umgekehrtes "T" geformten Vorsprung, der sich parallel zu der Werkzeugkopfachse 117 erstreckt. Dieser Vorsprung ist in eine mit ihm zusammenwirkende Öffnung an der Innenfläche 54 der Aussparung 52 des Werkzeugkörpers aufgenommen. Ein weiterer, im Wesentlichen rechteckiger Vorsprung 172 ist an der Schnittstelle 90 unter dem Vorsprung für das automatische Sperren 137, gesehen in 8 und 9, ebenfalls für den zusammenwirkenden Eingriff mit einer entsprechend geformten Aussparung 415 angeordnet, die in der Fläche der Gehäuseschale des Werkzeugkörpers ausgebildet ist. Diese Verkeilungsvorsprünge dienen dazu, das Anordnen und Festhalten des Werkzeugkopfes in seiner gewünschten Ausrichtung an dem Werkzeugkörper zu unterstützen.
Um den Werkzeugkopf 40, 42 an einer axialen Verschiebung aus dem Werkzeugkörper zu hindern, nachdem der Werkzeugkopf und der Werkzeugkörper in Eingriff miteinander gebracht wurden (und die verschiedenen Vorsprünge und Hohlkehlen zwischen dem Werkzeugkopf und dem Werkzeugkörper in zusammenwirkenden Eingriff bewegt wurden), wird ein lösbares Verriegelungsmittel, das in der spezifischen Ausführung ein Federelement ist, an dem Werkzeugkörper angebracht, so dass es mit der Schnittstelle 90 des Werkzeugkopfes eingreift, um den Werkzeugkopf an einer relativen axialen Verschiebung aus dem Werkzeugkörper heraus zu hindern. Der Eingriff zwischen dem Verriegelungsmittel der Feder und der Schnittstelle 90 des Werkzeugkopfes stellt einen wirksamen Verriegelungsmechanismus zwischen dem Werkzeugkopf und dem Werkzeugkörper zur Verfügung.
Das Federelement 202 weist zwei elastisch auslenkbare Schenkel 201 auf, wobei es sich in der vorliegenden bevorzugten Ausführung dabei um eine aus einem Stück bestehende Feder handelt, wie es in 7c dargestellt ist. Das Federelement 202 wird in seiner gewünschten Ausrichtung innerhalb der Gehäuseschale des Werkzeugkörpers durch geformte innere Rippen 207 an der Werkzeuggehäuseschale gehalten (5b). Das Federelement 202 ist im Wesentlichen U-förmig, wobei die oberen Enden 209 dieser u-förmigen Feder durch einen Absatz 211 nach innen geneigt sind, um eine symmetrische U-förmige Konfiguration mit einem engen Halsbereich zu bilden. Die freien Enden 213 der beiden Schenkel sind dann um 90° zu den Schenkelelementen nach außen gebogen, wie es am besten aus 7c ersichtlich ist.
Der Federmechanismus 200 weist ferner einen Freigabeknopf 208 auf der als Betätiger für die Feder dient, wie am besten in 7a zu sehen ist. Dieser Knopf 208 weist zwei symmetrisch gegenüberliegende Hohlkehlen 210 auf, von denen jede innere Flächen für das Eingreifen mit dem Federelement 202 in Form von inneren Nockenflächen 212 aufweist, wie es am besten in 7b zu sehen ist, die einen Querschnitt durch die Knopfelemente 208, geschnitten entlang den Linien VII-VII durch die Hohlkehlen 210 in
7a darstellt. Es ist zu erkennen, dass diese inneren Nockenflächen 212 zwei Nockenoberflächen 214 und 216 aufweisen, die eine Zweifach-Gradientenfläche bilden, die unter verschiedenen Winkeln zu der Vertikalen geneigt sind. Die erste Nockenoberfläche 214 weist einen Winkel zu der Vertikalen auf, der im Wesentlichen 63° beträgt und die zweite Nockenoberfläche 216 weist einen Winkel zu der Vertikalen auf , der im Wesentlichen 26° beträgt. Es ist jedoch zu erkennen, dass die genaue Winkelgradstellung zu der Vertikalen kein wesentliches element der vorliegenden Erfindung ist, mit der Ausnahme, dass eine wesentliche Differenz zwischen den beiden jeweiligen Winkeln beider Nockenflächen vorhanden sein muss. Insbesondere kann der Winkelbereich der ersten Nockenfläche 214 zwischen 50° und 70° betragen, während der Winkel der zweiten Nockenoberflächen 216 zwischen 15° und 40° betragen kann.
In der Praxis werden die freien Enden des Federelements 202 jeweils in den beiden gegenüberliegenden Hohlkehlen 210 des Freigabeknopfes 208 aufgenommen. In den Gehäuseschalen des Werkzeugkörpers wird der Knopf 208 durch die geformten Rippen 219 an jeder der Gehäuseschalen an einer Querverschiebung relativ zu der Werkzeugachse gehindert. Der Knopf ist jedoch in eine vertikale Aussparung in der Gehäuseschale aufgenommen, die es dem Knopf erlaubt, gesehen in 5, vertikal in die Gehäuseschale hinein und aus ihr heraus bewegt zu werden. Die Gehäuseschale weist ferner ein unteres Rippenelement 227 auf, gegen das die Basis 203 des U-förmigen Federelements 202 stößt. Das Eingreifen der freien Enden des Federelements 202 mit den Nockenflächen der Hohlkehlen 210 des Freigabeknopfes 208 dient dazu, den Knopf in einer unbetätigten Stellung vorzuspannen, wodurch die obere Fläche des Knopfes 208 geringfügig durch eine Öffnung mit entsprechenden Abmessungen in der Gehäuseschale hervorsteht. Der Knopf 208 weist ferner ein Schulterelement 211 auf, das sich um den Umfang des Knopfes erstreckt, welches mit einer inneren Lippe nicht dargestellt der Gehäuseschale eingreift, um den Knopf daran zu hindern, vertikal aus der Gehäuseschale heraus verschoben zu werden.
In Betrieb bewirkt das Drücken des Knopfelements 208 den Nockeneingriff zwischen den oberen Schulterelementen 230 der U-förmigen Feder mit den inneren Nockenflächen 212 der Hohlkehlen des Knopfes 210. Das Federelement 202 wird durch das innere Rippenelement 217, auf dem es sitzt, daran gehindert, sich durch das Drücken des Knopfes vertikal nach unten zu verschieben. Weiterhin wird, da das Knopfelement 208 an einer seitlichen Verschiebung relativ zu der Gehäuseschale durch die inneren Rippen gehindert wird, jede auf den Knopf ausgeübte Druckkraft durch die symmetrisch angeordneten Hohlkehlen 210 symmetrisch zu jedem der Schenkelelemente übertragen. Wenn die erste Nockenfläche 214 mit der Schulter des U-förmigen Federelements eingreift, ist der Auftreffwinkel zwischen dem Federelement und der Nockenfläche relativ gering (27°), was erfordert, dass eine relativ hohe Anfangskraft durch diesen Nockeneingriff übertragen werden muss, um eine Nockenverschiebung des Federelements (gegen die Vorspannung) entlang der Nockenfläche 214 zu bewirken, wenn der Knopf gedrückt wird. Dieser Nockeneingriff zwischen dem Federelement 202 und der ersten Nockenfläche 214 verschiebt wirksam die beiden Schenkel des Federelements voneinander weg. Das fortgesetzte Drücken des Knopfes 208 bewirkt schließlich, dass die Schultern 230 der Schenkel des Federelements sich in Eingriff mit der zweiten Nockenfläche 216 bewegen, wodurch der Auftreffwinkel mit dieser steileren Nockenfläche bedeutet größer ist (64°), wodurch nachfolgend eine geringere Kraft erforderlich ist, um die Nockenverschiebung des Federelements entlang der zweiten Nockenfläche 216 fortzusetzen.
Dabei bietet die erste Nockenfläche 216 einen geringen mechanischen Vorteil, liefert dagegen eine relativ hohe Spreizung der Schenkel des Federelements bei sehr geringer Verschiebung des Knopfes, wenn die Federschenkel mit den zweiten Nockenflächen 216 eingreifen, wobei wegen des großen Auftreffwinkels der Nockenfläche auf das Federelement ein größerer mechanischer Vorteil erzielt wird. Bei Gebrauch übt der Benutzer eine sehr große Kraft beim Eingreifen mit der ersten Nockenfläche auf den Knopf auf. wenn jedoch der Eingriff mit der zweiten Nockenfläche er folgt ist, übt der Endbenutzer weiter eine große Kraft auf den Knopf aus. Das führt zu einer schnellen Verschiebung des Federelements entlang der zweiten Nockenfläche 216. Das Ergebnis davon ist, dass die fortgesetzte Abwärtsverschiebung des Knopfes sehr schnell ist, bis eine sich nach unten erstreckende Schulter 217 des Knopfes gegen eine begrenzende Gehäuseschalenrippe 221 stößt, um die maximale Abwärtsbewegung des Knopfes zu definieren. Die vorher beschriebene Verwendung dieser beiden Nockenflächen bei der Ausrichtung, stellt dem Benutzer eine spürbare und hörbare Rückkopplung zur Verfügung, um anzuzeigen, wann die vollständige Verschiebung des Knopfes erreicht ist. Durch das Fortsetzen des Ausübens der großen Druckkraft auf den Knopf, wenn der Eingriff mit der zweiten Nockenfläche erreicht ist, ergibt sich ein äußerst schnelles Herunterdrücken des Knopfes, da die Feder relativ leicht der zweiten Nockenfläche folgt, was zu einer bedeutenden Erhöhung der Geschwindigkeit des Herunterdrückens des Knopfes führt, bis er an die nach unten begrenzende Rippe der Gehäuseschale stößt. Dieser Eingriff des Knopfes mit der Gehäuseschalenrippe 221 liefert ein hörbares "Klicken", das dem Endbenutzer deutlich anzeigt, dass das vollständige Herunterdrücken erreicht ist. Zusätzlich wird, wenn der Knopf nach unten schnappen zu scheint, wenn das Federelement von der ersten zu der zweiten Nockenfläche übergreift, eine zweite fühlbare Anzeige für den Benutzer gegeben, dass das vollständige Herunterdrücken erreicht ist. Somit stellt der Federmechanismus 200 eine im Grunde genommen digitale Zwei-Stufen-Funktion des Herunterdrückens zur Verfügung, um dem Benutzer eine Rückkopplung zur Verfügung zu stellen, dass das vollständige Herunterdrücken und somit das Spreizen der Festhaltefeder 202 erreicht ist. Somit wird der Endbenutzer nicht verunsichert, indem er annimmt, dass das vollständige Herunterdrücken erreicht ist und er daher versucht, den Werkzeugkopf zu entfernen, bevor das Federelement ausreichend gespreizt ist.
Die spezielle Ausgestaltung des Federmechanismus 200 hat zwei zusätzliche Vorteile. Erstens bietet der Zweifach-Gradient der beiden Nockenflächen 214 und 216 einen zusätzlichen mechanischen Vorteil, wenn der Knopf gedrückt wird. Dadurch werden die Schenkel des Federelements voneinander weg verschoben und der Widerstand gegenüber einer weiteren Verschiebung wird größer. Daher erhöht die Verwendung eines zweiten Gradienten den mechanischen Vorteil der Nockenverschiebung, um diese Vergrößerung der Federkraft auszugleichen.
Ferner ist zu erkennen, dass die Abmessungen der Feder sehr genau sein müssen, um eine Festhaltefunktion für einen Werkzeugkopf in dem Körper ausführen zu können. Das ist bei der Herstellung von Federn dieses Typs schwierig zu erreichen. Es ist gewünscht, dass die beiden Arme des Federelements in der unbetätigten Stellung in einem vorbestimmten Abstand voneinander gehalten werden, um das Durchführen des Werkzeugkopfes in den Werkzeugkörper zu erlauben, wodurch die Nockenelemente an dem Werkzeugkopf dann mit den Schenkeln der Federelemente eingreifen und sie selbsttätig spreizen, wenn der Kopf eingeführt wird und dass es erlaubt wird, dass solche Federelemente zurückspringen und mit den Schultern an den Zapfen eingreifen, um einen Schnappeingriff zu erreichen. Dieser Vorgang wird nachfolgend ausführlicher beschrieben.
Wenn jedoch die Schenkel des Federelements zu weit voneinander entfernt sind, können sie nicht in eine geschlossene neutrale Stellung zurückkehren, um ein Halten des Werkzeugkopfes zu bewirken. Wenn die Schenkel zu dicht zueinander angeordnet sind, können sie nicht die Nockenelemente an dem Werkzeugkopf aufnehmen oder es schwierig machen, solche Nockenelemente aufzunehmen, um das Federelement selbsttätig zu spreizen. Daher werden, damit die Herstellungstoleranz des Federelements entspannt werden kann, zwei zusätzliche flache Flächen 230 des Knopfes (7b) verwendet, um mit den Innenflächen der beiden Schenkel (bei 290) des Federelements einzugreifen, um diese Schenkel in einem korrekten, vorbestimmten Abstand zu halten, um somit einen maximalen mechanischen Eingriff mit dem Zapfen des Werkzeugkopfes zu erzielen.
Um mit dem Federelement 200 zusammenzuwirken, weist der zweite Zapfen 96 der Schnittstelle 90 ferner zwei diametral gegenüberliegende Hohlkehlen 239 in seiner äußeren radialen Fläche für den zusammenwirkenden Eingriff mit den Schenkeln 201 des Federelements 202 auf, wenn der Werkzeugkopf vollständig in den Werkzeugkörper eingesetzt ist.
Nun auf 8, 8a, 9 und 10a Bezug nehmend, weist der im Wesentlichen zylindrische zweite Zapfen 96 jeder Schnittstelle 90 der verschiedenen Werkzeugköpfe zwei diametral gegenüberliegende Hohlkehlen 239 auf, die radial in der Wand des Zapfens 96 gebildet sind. Die Innenfläche dieser Hohlkehlen 239 bleibt gekrümmt, ist jedoch wesentlich flacher, als die kreisförmige Außenwand 241, wie am besten in 8a zu sehen ist, die einen Querschnitt, geschnitten an den Linien VIII-VIII von 8 zeigt. Diese Flächen 240 haben einen sehr großen, effektiven Radius, der wesentlich größer ist, als der Radius des Zapfens 96. Weiterhin weisen die Hohlkehlen 239, gesehen in 8 und 8a, eine Schulter auf, die durch eine flache Fläche 247 gebildet ist, die sich flach im Wesentlichen parallel zu der Achse des Zapfens 92 erstreckt.
Es ist zu erkennen, dass, wenn die beiden Schenkel 201 des Federelements 202 in ihrer Ruheposition gehalten werden (definiert durch die Breite zwischen den beiden inneren Abflachungen 230 des Knopfelements und allgemein in 7c als Entfernung A bezeichnet), sie in einer Entfernung gehalten werden, die im Wesentlichen gleich der in 8a dargestellten Entfernung B zwischen den gegenüberliegenden Innenflächen der beiden Hohlkehlen 239 ist. In der Praxis befinden sich, nachdem der Werkzeugkopf in den Werkzeugkörper eingesetzt ist, die Hohlkehlen 239 in Ausrichtung mit den beiden Schenkeln des Federelements 202, so dass diese Schenkel mit der Hohlkehle unter natürlicher Vorspannung einer solchen Feder eingreifen. In dieser Stellung greifen die in dem Federelement ausgebildeten Schultern 211 mit den entsprechenden Schultern 243 ein, die in der Hohlkehle ausgebildet sind. Infolge des wesentlichen Abflachungseffektes des an sonsten kreisförmigen Zapfens, der durch diese Hohlkehlen erzeugt wird, greift ein größerer Flächenbereich des Federelements 202 mit der Hohlkehle 239 ein und liegt an dieser an, als wenn einfach zwei parallele Drähte mit einer kreisförmigen Hohlkehle eingreifen würden. Durch diese vorliegende Ausgestaltung wird ein wesentlich größerer Kontakt zwischen dem Federelement und der Hohlkehle erzeugt.
Weiterhin hat jede der Hohlkehlen 239 zugehörige Einführungs-Nockenflächen 250, die in Richtung zu dem Außenumfang des zylindrischen Zapfens 96 angeordnet sind, wobei sich die Nockenflächen 250 im Wesentlichen entlang einer Tangente zu der Wand des Zapfens 96 erstrecken und sich im Wesentlichen über den Umfang des Zapfens 96 hinaus erstrecken, wie es aus 8b, 9 und 10a ersichtlich ist. Diese Nockenflächen 250 erstrecken sich sowohl in eine Richtung parallel zu der Achse des zylindrischen Zapfens 96 als auch in eine Richtung radial aus der Zapfenwand heraus. Diese Nockenflächen weisen eine Abschrägung auf, die sich in eine axiale Richtung von dem freien Ende des Zapfens 96 weg radial nach außen von der Achse 117 des Werkzeugkopfes erstreckt. Schließlich ist zu erkennen, wenn man diese Nockenflächen 250 unter Bezugnahme auf 9 betrachtet, dass die Nockenflächen sich teilweise um die Außenwand erstrecken und allgemein ein Profil haben, das der abgestuften Form der Schenkel des U-förmigen Federelements 202 entspricht. Das allgemeine äußere Profil der Nockenflächen 250 entspricht einer gleichen Form, die durch die inneren Flächen 240 der Hohlkehlen 239 gebildet wird und dient dazu, diese Hohlkehlen zu überlagern. Insbesondere weisen die Nockenflächen 250 einen im Wesentlichen flachen Bereich 257 auf, gesehen in 9, und einen im Wesentlichen abgeflachten gekrümmten Bereich 258, der zu einer im Wesentlichen flachen Nockenfläche 261 überleitet, welche die entsprechende flache Fläche 247 der zugehörigen Hohlkehle 239 überlagert. Wiederum ist zu erkennen, dass das Profil dieser Nockenflächen, wenn es dem Werkzeugkopf zugewandt ist, im Wesentlichen dem Profil entspricht, welches das Federelement 202 aufweist, wobei der gekrümmte Abschnitt der Nockenfläche 258 im Wesentlichen den Schultern 211 entspricht, die in dem Federelement 202 gebildet sind, und die im Wesentlichen flachen Nockenflächen 261, die symmetrisch um den Zapfen 96 angeordnet sind, im Durchmesser der Entfernung zwischen den inneren Halsbereichen 209 und den Federelementen 202 entsprechen.
In der Praxis, wenn der Werkzeugkopf 40, 42 in den Werkzeugkörper eingesetzt ist, greift die Nockenfläche 250 mit den Schenkeln 201 des Federelements ein, um eine elastische Verschiebung dieser Federelemente durch die Kraft zu erzielen, die durch den Benutzer beim Zusammenschieben des Kopfes und des Körpers ausgeübt wird, bis die Federelemente mit den Hohlkehlen 239 eingreifen, wobei sie unter der Wirkung der elastischen Vorspannung des Federelements in diese Hohlkehlen einschnappen. Da die inneren Nockenflächen 250 im Wesentlichen flach sind, dient das Federelement dann dazu, den Werkzeugkopf an einer axialen Verschiebung aus dem Körper 12 heraus zu hindern.
Es ist zu erkennen, dass die kreisförmige Öffnung 60, die in der Innenfläche 54 der Aussparung 52 des Werkzeugkörpers ausgebildet ist, wenn sie auch im Wesentlichen kreisförmig ist, tatsächlich jedoch ein Profil aufweist, das dem Querschnittsprofil entspricht, welches der Zapfen 96 und die zugehörigen Nockenflächen 250 aufweisen. Das dient dazu, dass der Durchgang des Zapfens durch diese Öffnung 60 erlaubt wird. Wie in 6 zu sehen ist, erstrecken sich die Schenkel des Federelements 202 (zur Deutlichkeit schattiert dargestellt) in diese Öffnung 60 nach innen, um so einen Eingriff mit den Hohlkehlen 240 an dem Zapfen 96 eines an dem Werkzeugkörper angebrachten Werkzeugkopfes zu bewirken, wenn sich das Federelement in einer unbetätigten Position befindet.
Wie aus 10a ersichtlich ist, weisen die äußere radiale Fläche des Zapfens 96 und die zugehörigen Nockenflächen 250 einen zweiten Kanal 290 auf, der sich parallel zu der Achse 117 des Werkzeugkopfes erstreckt. Jeder dieser diametral gegenüberliegenden Hohlkehlen entspricht zwei in der Gehäuseschale vor handenen Rippen, die so ausgebildet sind, dass sie sich radial in die Öffnung 60 in dem Werkzeugkörper erstrecken, wobei jeweils eine an jeder Seite der Körperachse angeordnet ist, wodurch diese Rippen in einer komplementären Passung in den Werkzeugkopfkanal 290 aufgenommen werden, wenn der Zapfen 96 in den Werkzeugkörper eingesetzt wird. Diese zusätzlichen Rippen und Kanäle 290 dienen dazu, einen weiteren Eingriff zwischen dem Werkzeugkörper und dem Werkzeugkopf zu erzielen, um den Werkzeugkopf an jeglichem relativen Drehversatz zu hindern, wenn er in den Werkzeugkörper eingesetzt ist.
Aus der vorhergehenden Beschreibung ist nun zu erkennen, dass in der vorliegenden Erfindung beträchtliche Mechanismen für das Ausrichten, Verbinden und Festhalten des Werkzeugkopfes an dem Werkzeugkörper verwendet werden. Insbesondere stellt dies ein genaues Verfahren des Zusammenkoppelns des Körpers eines kraftgetriebenen Werkzeugs mit dem Kopf eines kraftgetriebenen Werkzeugs zur Verfügung, um ein im Wesentlichen starres und gut ausgerichtetes kraftgetriebenes Werkzeug zur Verfügung zu stellen. Da kraftgetriebene Werkzeuge dieses Typs einen Antriebsmechanismus mit einer ersten Achse in dem kraftgetriebenen Werkzeug verwenden, die mit einem Abtriebs-Antriebsmechanismus an dem Werkzeugkopf, der eine zweite Achse aufweist auszurichten ist, ist es wichtig, dass das Ausrichten des Werkzeugkopfes mit dem Werkzeugkörper genau ist, um eine Ausrichtung der beiden Achsen des Werkzeugkopfes und des Werkzeugkörpers zu sichern, um eine maximale Effektivität zu erreichen. Der spezielle Aufbau des kraftgetriebenen Werkzeugs und der Werkzeugköpfe der vorliegenden Erfindung wurde entwickelt, um ein wirksames Verfahren zum Koppeln zweier Komponenten eines kraftgetriebenen Werkzeugs zur Verfügung zu stellen, um eine unitäre Einheit zu erhalten. Die Werkzeugkonstruktion stellt auch einen sich teilweise selbstausrichtenden Mechanismus zur Verfügung, um eine genaue Ausrichtung zwischen dem Werkzeugkopf und dem Werkzeugkörper zu sichern. Bei Anwendung richtet ein Benutzer allgemein zuerst einen Werkzeugkopf mit einem Werkzeugkörper aus, so dass die Schnittstelle 90 des Werkzeugkopfes und des jeweiligen Profils der flachen und gekrümmten Flächen des Werkzeugkopfes mit den entsprechenden abgeflachten gekrümmten Flächen des Werkzeugkörpers im Bereich der Aussparung 52 ausgerichtet sind. Das erste Zapfenelement 92 wird dann allgemein in die entsprechend geformte Aussparung 52 eingeführt, wobei die im Wesentlichen quadratische Form des Zapfens 92 mit der zusammenwirkenden Form der Aussparung 52 ausgerichtet ist. Auf diese Art und Weise sind die weiter entfernten Enden der Kanäle 101 in dem Zapfen 92 im Wesentlichen mit den enger nach außen gerichteten Enden der zusammenwirkenden Vorsprünge 101 ausgerichtet, die innerhalb der Ummantelung 56 der Aussparung 52 angebracht sind. Die jeweilige Verschiebung des Kopfes in Richtung zu dem Körper bewirkt dann, dass sich die verjüngenden Kanäle 100 in Keileingriff mit den sich entsprechend verjüngenden Vorsprüngen 101 bewegen, um das genauere Ausrichten des Werkzeugkopfes mit dem Werkzeugkörper zu unterstützen, was dazu dient, um nachfolgend den zweiten zylindrischen Zapfen mit dem Bund 400 des Untersetzungsgetriebemechanismus in dem Werkzeugkörper auszurichten, der den Zapfen 96 in sich aufzunehmen hat. Weiterhin sind die inneren, sich verjüngten Vorsprünge 105 des Zapfens 96 für den zusammenwirkenden Eingriff mit den sich entsprechend verjüngten Hohlkehlen 410, die an der Außenfläche des Bundelements 400 angeordnet sind ausgerichtet. Hier ist zu erkennen, dass der Zapfen 96 in die Öffnung 60 des Flächenelements 54 der Aussparung 52 aufgenommen ist. Auf diese weise ist zu erkennen, dass die Gehäuseschale des Werkzeugkopfes sowohl direkt mit der Gehäuseschale des Werkzeugkörpers, als auch direkt mit dem Abtriebsantrieb des Werkzeugkörpers gekoppelt ist. Schließlich bewirkt das fortgesetzte Verschieben des Werkzeugkopfes in Richtung zu dem Werkzeugkörper, dass die Nockenflächen 250 des Zapfens 96 an das Federelement 202 stoßen und mit diesem eingreifen, während die Zähne des außenverzahnten Teils 50 in die zusammenwirkenden Aussparungen des innenverzahnten Teils des Werkzeugkopfes aufgenommen werden, wobei die Nockenflächen an dem außenverzahnten Teil 50 dazu dienen, um diese Zähne mit dem innenverzahnten Teil auszurichten.
Wenn der Werkzeugkopf dann in den abschließenden Eingriff mit dem Werkzeugkörper geschoben ist, dienen die abgeschrägten Nockenflächen 250 dazu, die Schenkel des Federelements 202 radial nach außen auszulenken, wenn der Zapfen 96 zwischen den Schenkeln des Federelements hindurchgeht, bis die Schenkel des Federelements nachfolgend mit dem Kanal 239 eingreifen, wodurch sie dann hinter die Nockenflächen 250 schnappen, um den Werkzeugkopf gegen eine axiale Verschiebung aus dem Eingriff mit dem Werkzeugkörper zu verriegeln.
Wie vorher erläutert, muss, um dann den Werkzeugkopf aus dem Werkzeugkörper zu entfernen, der Knopf 208 nach unten verschoben werden, um die beiden Schenkel des Federelements 202 in axialer Richtung aus dem Kanal 239 heraus zu spreizen, um es den Schultern, die durch die Nockenflächen 205 dargestellt werden, zu erlauben, dann zwischen dem gespreizten Federelement 202 hindurchzugehen, wenn es in axialer Richtung aus dem Eingriff mit der Antriebsspindel des Werkzeugkörpers bewegt wird.
Wenn die Werkzeugköpfe 40 und 42 mit dem Hauptkörper 12 in der Art und Weise gekoppelt sind, die vorher beschrieben ist, ist das sich ergebende kraftgetriebene Werkzeug 10 in Abhängigkeit von dem Werkzeugkopf entweder ein Bohrwerkzeug oder ein Stichsägenwerkzeug. Das Werkzeug ist so ausgebildet, dass es eine doppelte Getriebeuntersetzung durch den sequentiellen Eingriff zwischen den Getriebemechanismen in dem Werkzeugkopf und in dem Werkzeugkörper hat. Weiterhin können wegen des bedeutenden Eingriffes und der Ausrichtung zwischen Werkzeugkopf und Werkzeugkörper durch die vielen Ausrichtungsrippen und Ausrichtungsaussparungen zwischen dem Werkzeugkörper und den Werkzeugköpfen die Antriebsmechanismen des Motors und die Untersetzungsgetriebemechanismen als eine integrierte Einheit betrachtet werden, wie es bei kraftgetriebenen Werkzeugen üblich ist.
Wie es aus 10a und aus 2 und 3 ersichtlich ist, weist die Schnittstelle 90 ferner einen im Wesentlichen linearen ersten Abschnitt 91 (im Profil gesehen), von dem aus sich die Zap fenelemente 92 und 96 erstrecken und einen zweiten nichtlinearen Abschnitt auf, der ein gekrümmtes Profil besitzt. Dieses Profil ist am besten aus 8 zu erkennen. Das Profil des Körpers des kraftgetriebenen Werkzeugs 12 im Schnittbereich mit dem Werkzeugkopf entspricht diesem Profil und kehrt es für den komplementären Eingriff um, wie es in 2, 3 und 4 dargestellt ist. Während dieses Profil ästhetisch ansprechend sein kann, dient es auch einem funktionellem Zweck, indem es eine Halterung um diese Schnittstelle zwischen den Werkzeugköpfen und dem Werkzeugkörper zur Verfügung stellt. Fachleute werden erkennen, dass die Verwendung einer kraftgetriebenen Bohrmaschine das Ausüben einer Kraft im Wesentlichen entlang der Antriebsachse des Motors und des Bohrfutters erfordert. Für die vorliegende Ausführung erfolgt dadurch, dass es eine Schnittstelle zwischen dem Werkzeugkörper und dem Werkzeugkopf gibt, die Übertragung dieser Kraft direkt über den im Wesentlichen linearen Schnittstellenbereich 91. Weiterhin werden alle toroidalen Kräfte, die durch die Rotationsbewegung des Bohrfutters und des Motors über die Schnittstelle ausgeübt werden, zuerst durch das im Wesentlichen quadratische Zapfenelement 92, das in einer im Wesentlichen quadratischen Aussparung 52 aufgenommen wird und ferner durch den Eingriff zwischen den Rippen 101 an der Aussparung 52, die mit entsprechenden Hohlkehlen 100, die an dem Zapfen 92 ausgebildet sind, eingreifen, aufgenommen. Es ist jedoch weiter zu erkennen, dass der Eingriff des gekrümmten Abschnitts 95 der Schnittstelle 90 dem Drehversatz des Werkzeugkopfes relativ zu dem Werkzeugkörper ebenfalls Widerstand entgegensetzt.
In Bezug auf das kraftgetriebene Stichsägenwerkzeug, wie es in 3 dargestellt ist, dient jedoch die gekrümmte Schnittstelle einem weiteren Zweck, indem sie übermäßige Betriebsbeanspruchungen zwischen dem Werkzeugkörper und dem Werkzeugkopf abbaut, wenn eine Verwendung in der Säge-Betriebsweise erfolgt. Gesehen in 3, erzeugt der Betrieb des kraftgetriebenen Werkzeugs als Stichssäge ein Drehmoment, das auf den Werkzeugkopf 42 ausgeübt wird, wenn die Säge wirksam entlang dem Material gestoßen wird, das geschnitten wird (Richtung D) und die sich ergebende Reaktion zwischen dem Sägeblatt und dem Holz versucht den Werkzeugkopf in eine Richtung zu verschieben, die allgemein in 3 als "E" angegeben ist und die der Kraft entgegen gerichtet ist, die auf das kraftgetriebene Werkzeug in Richtung "F" ausgeübt wird, wie es in 3 dargestellt ist. Wenn eine einfache flache Schnittstelle zwischen dem Werkzeugkopf und dem Werkzeugkörper verwendet werden würde, würde das sich ergebende Drehmoment Beanspruchungen erzeugen, die wirksam versuchen, den Werkzeugkopf im Bereich 500 von dem Werkzeugkörper weg zu schwenken und wirksam eine übermäßige Beanspruchung auf die Antriebsspindeln der verschiedenen Untersetzungsgetriebemechanismen zwischen dem Werkzeugkopf und dem Werkzeugkörper über die Schnittstelle erzeugen. Durch die Verwendung der gekrümmten Schnittstelle, wie es in 3 dargestellt ist, wird zum Erzielen einer Verschiebung des kraftgetriebenen Werkzeugs in Richtung des Schnitts D über die gekrümmte Schnittstelle eine direkte Kraft von dem Körper des kraftgetriebenen Werkzeugs zu dem Kopf des kraftgetriebenen Werkzeugs übertragen, anstatt auf den Eingriff zwischen den Spindeln der Getriebemechanismen über die flache Schnittstelle angewiesen zu sein. Somit trägt die gekrümmte Schnittstelle wesentlich dazu bei, ein übermäßiges Drehmoment über die Spindelachse des kraftgetriebenen Werkzeugs und des Werkzeugkopfes zu verringern.
Weiterhin stellt die Verwendung eines zusätzlichen Vorsprungelements 172 an dem Werkzeugkopf 42 (wie es in 10a zu sehen ist) zumindest eine flache Fläche, im Wesentlichen in rechten Winkeln zu der Drehachse des Motors und der Antriebsspindel, zur Verfügung, um das Übertragen einer Schubkraft zwischen dem Werkzeugkörper und dem Werkzeugkopf, im Wesentlichen in rechten Winkeln zu der relativen Achse des Werkzeugkörpers und des Werkzeugkörpers, zu bewirken. Es ist jedoch zu erkennen, dass der Krümmungsgrad der gekrümmten Fläche der Schnittstelle ausreichend sein kann, um dieses ohne die Forderung nach einem zusätzlichen Vorsprung 172 zu erreichen.
Insbesondere ist zu erkennen, dass der Eingriffsmechanismus zwischen dem Werkzeugkopf und dem Werkzeugkörper vollständig umgestellt werden kann, so dass der Werkzeugkörper die Schnittstelle 90 mit zugehörigen Zapfen 92 und 96 für den Eingriff mit einer zusammenwirkenden vorderen Öffnung in jedem der Werkzeugköpfe aufweisen kann. Weiterhin kann in einer solchen Situation der Federmechanismus 200 ebenfalls zum zusammenwirkenden Eingriff mit den dabei an dem Werkzeugkörper angebrachten Zapfen in dem Werkzeugkopf enthalten sein.
Weiterhin ist zu erkennen, obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf zwei verschiedenen Typen des Werkzeugkopfes beschrieben wurde, nämlich auf einen Bohrkopf und auf einen Sägekopf, dass andere Köpfe von kraftgetriebenen Werkzeugen gleichermaßen unter Verwendung der vorliegenden herkömmlichen Technik für kraftgetriebene Werkzeuge verwendet werden könnten. Insbesondere könnte ein Kopf für das Erzielen einer Schleiffunktion verwendet werden, wobei der Kopf einen Untersetzungsgetriebemechanismus enthalten würde, wie er bei Drehabtrieb des Untersetzungsgetriebemechanismus in dem Kopf des kraftgetriebenen Werkzeugs erforderlich ist, der dann eine herkömmliche Schleifmaschine unter Verwendung eines exzentrischen Antriebs antreibt, wie er im Fachgebiet üblich und Fachleuten gut bekannt ist. Weiterhin könnte eine Schraubendrehfunktion erwünscht sein, wobei zwei oder mehr aufeinanderfolgende Untersetzungsgetriebemechanismen in Aufeinanderfolge in dem Werkzeugkopf verwendet werden, um die Drehzahl des Drehabtriebs des Werkzeugkörpers wesentlich zu verringern. Das Merkmal von zusätzlichen Untersetzungsgetriebemechanismen ist wiederum auf dem Fachgebiet der kraftgetriebene Werkzeuge herkömmlich und wird nicht ausführlicher in jeder Einzelheit beschrieben.

Claims

Verriegelungsmechanismus (200, 90) zum lösbaren Koppeln erster und zweiter Teile eines kraftgetriebenen Werkzeugs, aufweisend: eine normalerweise in eine erste geschlossene Stellung vorgespannte Feder (201) und einen mit der Feder (201) zusammenarbeitenden Betätiger (208), um diese unter Einfluss des Betätigers (208) in eine zweite offene Stellung zu drücken, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigen (208) eine Federeingriffsfläche (212) hat, die aus mehreren einzelnen Flächen (214, 216) gebildet ist, die nicht koplanar sind und die nacheinander in Eingriff mit der Feder (201) kommen und diese unter Einwirkung des Betätigers in die zweite offene Stellung drücken.
Verriegelungsmechanismus nach Anspruch 1, bei dem die Federeingriffsfläche (212) eine Zweifach-Gradientenfläche bildet.
Verriegelungsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Feder (201) als U-förmiges Element (200) ausgebildet ist, dessen offene Schenkel (201) mit dem Betätiger (208) zusammenarbeiten können.
Verriegelungsmechanismus nach Anspruch 3, bei dem die offenen Schenkel (201) der Feder (200) die Federeingriffsfläche (212) des Betätigers (208) berühren, so dass eine Bewegung des Betätigers (208) eine damit verbundene Bewegung der Schenkel der Feder (200) bewirkt.
Verriegelungsmechanismus nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die offenen Schenkel (201, 209) des U-förmigen Elements (200) nicht gerade sind.
Verriegelungsmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Betätiger (208) einen Sitz (210) bil det, innerhalb dessen zumindest ein Teil der Feder (201) sitzt, wobei der Sitz (210) mehrere parallele Teile aufweist, die zum Eingriff mit dem zumindest einen Teil der Feder (201) angeordnet sind, um dadurch die Feder (201) im Sitz (210) in der ersten geschlossenen Stellung zu halten.
Verriegelungsmechanismus nach Anspruch 6, wenn abhängig von Anspruch 3 oder 4, bei dem die mehreren parallelen Teile zwei Vorsprünge aufweist, von denen jeder in Eingriff mit dem entsprechenden einen der offenen Schenkel (201) des U-förmigen Elements (200) steht.
Verriegelungsmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Betätiger (208) mehrere Federeingriffsflächen (212) aufweist.
Verriegelungsmechanismus nach Anspruch 8, wenn abhängig von Anspruch 3, bei dem jeder der offenen Schenkel (201) des U-förmigen Elements (200) mit jeweils einer der mehreren Federeingriffsflächen (212) in Eingriff steht.