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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, von einer Handwerkzeugmaschine nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 10 und von einem Verfahren zum Betätigen einer Handwerkzeugmaschine nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
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Es
ist bereits vorgeschlagen worden, eine Handwerkzeugmaschine mit
einem Handgriff und mit einem zwei- oder mehrstufigen Getriebe mit
einem Schaltelement auszustatten. Das Schaltelement ist als Schiebe-
oder Drehschalter seitlich oder an einer dem Handgriff abgewandten
Oberseite eines Gehäuses
der Handwerkzeugmaschine gelagert und dient zum Umschalten des Getriebes
zwischen verschiedenen Übersetzungsstufen.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine mit einem Handgriff,
mit einem wenigstens zweistufigen Getriebe und mit wenigstens einem
Schaltelement zum Umschalten des Getriebes zwischen verschiedenen Übersetzungsstufen.
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Es
wird vorgeschlagen, dass ein Abstand des Schaltelements von einem
Griffbereich des Handgriffs, der zur Anlage einer Bedienerhand vorgesehen
ist, kleiner oder gleich einer maximalen Fingerreichweite ist. Dadurch
kann ein einhändiges
Umschalten des Getriebes ohne ein Lösen der Bedienerhand vom Handgriff
und mit der den Handgriff umgreifenden Bedienerhand ermöglicht werden.
Eine zweite Hand eines Bedieners kann für weitere Aufgaben, beispielsweise
zum Festhalten an einer Leiter oder zum Festhalten eines Werkstücks, frei
bleiben. Ferner kann ein Umschalten des Getriebes im Betrieb der
Handwerkzeugmaschine erreicht werden, ohne dass durch ein Lösen der
Bedienerhand vom Handgriff ein erhöhtes Verletzungsrisiko entsteht. Insgesamt
ist eine Handwerkzeugmaschine mit einer vereinfachten Handhabung
erreichbar.
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Als
maximale Fingerreichweite soll eine maximale Reichweite eines Fingers
einer Bedienerhand eines durchschnittlichen Bedieners bezeichnet
werden. Die Reichweite übertrifft
eine durchschnittliche Fingerlänge
eines Menschen um höchstens
1 – 2
cm. Die maximale Fingerreichweite hängt dabei im Einzelfall von
einer Richtung bezüglich
des Griffbereichs und von einer Wahl des Fingers ab. Typischerweise beträgt eine
maximale Fingerreichweite eines Daumens oberhalb eines Griffbereichs
eines vertikal ausgerichteten Handgriffs 5 – 8 cm. Die Grenzen des Griffbereichs
sind dabei ebenfalls durch eine durchschnittliche Größe der Bedienerhand
bestimmt, die den Handgriff umgreift.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist prinzipiell in allen Arten von Handwerkzeugmaschinen nutzbar,
die ein schaltbares Getriebe umfassen, und zwar insbesondere in
Schraubern, Bohrmaschinen und Bohrhämmern. Durch die Anordnung
des Schaltelements innerhalb der maximalen Fingerreichweite soll
erreicht werden, dass das Schaltelement ohne ein Lösen der
Bedienerhand vom Handgriff betätigbar
ist. Dabei kann das Schaltelement besonders vorteilhaft im Bereich
eines Daumens der Bedienerhand angeordnet sein, und zwar oberhalb
einer Lage, die der Daumen einnimmt, wenn die Bedienerhand den Handgriff
vollständig
umgreift.
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Das
Schaltelement kann mechanisch mit dem Getriebe in Verbindung stehen
oder als elektrischer oder elektronischer Schalter ausgebildet sein, der
einen elektromechanischen Schaltvorgang auslöst.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Schaltelement über einen Übertragungsmechanismus
mit dem Getriebe verbunden ist, durch den eine Wirkung einer Betätigung des
Schaltelements abhängig
von einer Konfiguration des Getriebes ist. Dadurch kann ein Bedienkomfort
erhöht
werden. Eine Anpassung des durch das Schaltelement ausgelösten Schaltvorgangs
an die Konfiguration des Getriebes kann automatisch erfolgen und
muss durch den Bediener nicht bewusst berücksichtigt werden.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass der Übertragungsmechanismus
zum Bestimmen eines Schaltvorgangs aus einer Sequenz von Schaltvorgängen ausgelegt
ist. Es kann eine komfortable sequenzielle Bedienbarkeit der Handwerkzeugmaschine
erreicht werden. Der Bediener kann durch eine einfache Wiederholung
einer Betätigung
des Schaltelements eine Vielzahl von Getriebekonfigurationen bzw. Übersetzungen
erreichen, ohne die Bedienerhand von dem Handgriff zu lösen.
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Dabei
kann jede der Übersetzungsstufen aus
jeder anderen Übersetzungsstufe
einfach erreichbar sein, wenn der Übertragungsmechanismus zum
zyklischen Umschalten zwischen den Übersetzungsstufen des Getriebes
vorgesehen ist. Unter „vorgesehen" soll in diesem Zusammenhang
auch „ausgelegt" und „ausgestattet" verstanden werden.
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Eine
sichere Übersetzung
einer Bewegung des Schaltelements in eine Konfigurationsänderung des
Getriebes kann erreicht werden, wenn der Übertragungsmechanismus zumindest
eine Steuerbahn zum Übersetzen
einer Drehbewegung einer Schalttrommel in eine axiale Verschiebung
eines Schaltelements des Getriebes umfasst. Dabei kann die Steuerbahn
beispielsweise als die Schalttrommel umfänglich umgreifende Rinne ausgebildet
sein. Dadurch kann konstruktiv einfach eine Periodizität der Schaltvorgänge realisiert
werden. Ist die Schalttrommel zweiteilig ausgebildet und ist die
Steuerbahn von einer Verbindungsstelle zwischen beiden Teilen gebildet,
kann die Steuertrommel vorteilhaft in einem Gussverfahren ohne anschließende spanabhebende Verfahren
herstellbar sein, und zwar besonders kostengünstig aus Kunststoff.
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Eine
komfortable Volllastschaltung ist insbesondere dann erreichbar,
wenn das Getriebe als Planetengetriebe ausgebildet ist.
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Eine
komfortable Synchronisation des Schaltvorgangs und eine flexibel
an Gehäusedeformationen
anpassbare relative Lage des Schaltelements und des Getriebes kann
dadurch realisiert werden, wenn das Schaltelement über zumindest eine
Schaltfeder in das Getriebe eingreift. Zur Kompensation einer Gehäusedeformation
können
das Getriebe und das Schaltelement von zwei verschiedenen, federnd
verbundenen Baugruppen umfasst sein.
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Eine
besonders flexibel einhändig
bedienbare Handwerkzeugmaschine kann erreicht werden, wenn die Handwerkzeugmaschine
eine Akkumulatoreinheit zur Stromversorgung eines Antriebsmotors umfasst,
da auf das Mitführen
eines Stromversorgungskabels verzichtet werden kann.
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Eine
universell für
Rechtshänder
und Linkshänder
bzw. einhändig
mit einer rechten Bedienerhand und mit einer linken Bedienerhand
nutzbare Handwerkzeugmaschine kann erreicht werden, wenn die Handwerkzeugmaschine
zumindest zwei, symmetrisch zum Handgriff angeordnete Schaltelemente umfasst.
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Ferner
geht die Erfindung aus von einer Handwerkzeugmaschine mit einem
Getriebe, das mehrere Übersetzungsstufen
aufweist, und mit einem Schaltelement, wobei eine Betätigung des Schaltelements
eine Änderung
der Übersetzungsstufe
auslöst.
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Es
wird vorgeschlagen, dass eine Stellung des Schaltelements unabhängig von
einer eingestellten Übersetzungsstufe
des Getriebes ist. Dadurch kann eine komfortabel sequenziell bedienbare
Handwerkzeugmaschine erreicht werden.
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Zudem
geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Betätigen einer
Handwerkzeugmaschine mit einem Getriebe, das mehrere Übersetzungsstufen
aufweist, und mit einem Schaltelement, wobei eine Betätigung des
Schaltelements eine Änderung
der Übersetzungsstufe
auslöst.
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Es
wird vorgeschlagen, dass bei einer wiederholten Betätigung des
Schaltelements eine vorbestimmte Sequenz von Schaltvorgängen durchlaufen wird.
Dadurch kann eine komfortable sequenzielle Bedienung der Handwerkzeugmaschine
erreicht werden.
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Zeichnung
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale
zweckmäßigerweise auch
einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es
zeigen:
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1 eine
Handwerkzeugmaschine mit einem Handgriff, einem Getriebe und mehreren
Schaltelementen,
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2 eine
Schaltvorrichtung der Handwerkzeugmaschine aus 1 mit
zwei Schaltelementen, einem Übertragungsmechanismus
und einem Schaltglied in einer Explosionsdarstellung,
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3 einen
Ausschnitt der Handwerkzeugmaschine aus 1 mit einem
entfernten Gehäuseteil
und
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4 ein
Gehäuseteil
der Handwerkzeugmaschine aus den 1 – 3.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
eine als Akkuschrauber ausgebildete Handwerkzeugmaschine mit einem
nicht explizit dargestellten Antriebsmotor 30, der von
einer von einem Gehäuse 32 der
Handwerkzeugmaschine lösbaren
Akkumulatoreinheit 28 mit Energie versorgt ist und der
als Elektromotor ausgebildet ist. Ein von dem Antriebsmotor 30 erzeugtes
Drehmoment kann von einem als Planetengetriebe ausgebildeten Getriebe 12 übersetzt
und auf ein Werkzeugfutter 34 übertragen werden, in das verschiedene
Werkzeuge, insbesondere Schrauberbits, eingespannt werden können. Die
Handwerkzeugmaschine weist einen länglichen Handgriff 10 auf,
der im Wesentlichen radial bezüglich
einer Drehachse des Werkzeugfutters 34 aus einem sich in
der axialen Richtung erstreckenden Körper der Handwerkzeugmaschine
herausragt und an dessen zweitem Ende die Akkumulatoreinheit 28 befestigbar
ist. Zwischen dem Körper
der Handwerkzeugmaschine und der Akkumulatoreinheit 28 erstreckt
sich ein im Wesentlichen zylinderförmiger, ergonomisch ausgeformter
Griffbereich 84 des Handgriffs 10, der zur Anlage
einer Bedienerhand vorgesehen ist. In einem Teilbereich des Griffbereichs 84, der
zur Anlage einer Handfläche
der Bedienerhand vorgesehen ist, ist der Griffbereich 84 mit
einem rutschfesten Gummibelag ausgestattet.
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Das
Gehäuse 32 ist
von vier Schaltelementen 14, 14', 36, 38 durchgriffen,
und zwar von einem als Ein-/Ausschalter ausgebildeten Schaltelement 36,
das in axialer Richtung verschiebbar in einem Bereich des Handgriffs 10 angeordnet
ist, in dem der Handgriff 10 in den Körper der Handwerkzeugmaschine übergeht
und in dem im Betrieb ein Zeigefinger einer den Handgriff 10 umgreifenden
Bedienerhand zur Anlage kommt, so dass ein Bediener durch eine einfache
Bewegung seines Zeigefingers das Schaltelement 36 und damit
die Handwerkzeugmaschine aktivieren und deaktivieren kann.
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Ein
weiteres Schaltelement 38 der Handwerkzeugmaschine ist
oberhalb des Handgriffs 10 im Körper der Handwerkzeugmaschine
angeordnet und durchgreift den Körper
sehnenartig. Das Schaltelement 38 greift in einen elektrischen
Schalter der Handwerkzeugmaschine ein und durch ein Verschieben
des Schaltelements 38 in einer senkrecht zum Handgriff 10 und
zu einer Rotationsachse der Handwerkzeugmaschine verlaufenden Richtung
kann ein Bediener eine Polung des Antriebsmotors 30 vertauschen
und dadurch eine Drehrichtung des Antriebsmotors 30 wechseln.
Der Bediener kann dadurch zwischen Drehrichtungen zum Befestigen
und zum Lösen
von Schrauben wählen.
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Zudem
umfasst die Handwerkzeugmaschine zwei Schaltelemente 14, 14', die symmetrisch
zu einer von der Rotationsachse und dem Handgriff 10 aufgespannten
Ebene am Körper
der Handwerkzeugmaschine oberhalb des Handgriffs 10 in
einem Bereich angeordnet sind, der von einem Daumen einer den Handgriff 10 umfassenden
Bedienerhand erreichbar ist, ohne dass der Bediener die Bedienerhand
vom Handgriff 10 lösen
muss. Ein Abstand der Schaltelemente 14, 14' vom Griffbereich 84 des Handgriffs 10 beträgt 5 – 7 cm und
liegt damit innerhalb einer maximalen Fingerreichweite. Das Schaltelement 14 ist
durch den Daumen erreichbar, wenn die Bedienerhand eine rechte Hand
ist und das Schaltelement 14' ist
durch den Daumen erreichbar, wenn die Bedienerhand eine linke Hand
ist. Die Schaltelemente 14, 14' durchgreifen jeweils einen Schlitz 82 im
Gehäuse 32 und
sind bezüglich
der Rotationsachse in Umfangsrichtung am Gehäuse 32 verschiebbar.
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2 zeigt
die Schaltelemente 14, 14', ein als Schalthohlrad ausgebildetes
Schaltglied 26 des Getriebes 12, dessen Position
in 2 gestrichelt dargestellt ist, und einen Übertragungsmechanismus 16,
der die Schaltelemente 14, 14' mit dem Getriebe 12 verbindet.
Der Übertragungsmechanismus 16 vermittelt
eine von einer Konfiguration des Getriebes 12 abhängige Wirkung
einer Betätigung
eines der Schaltelemente 14, 14' auf das Getriebe 12.
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Die
Schaltelemente 14, 14' sind im Inneren des Gehäuses 32 durch
eine Feder 40 verbunden, welche die Schaltelemente 14, 14' selbsttätig in obere
Endpositionen der Schlitze 82 im Gehäuse 32 zurückstellt.
Die Schaltelemente 14, 14' weisen jeweils in das Gehäuse 32 hinein
ragende, sägezahnförmige Nocken 42 auf,
die im montierten Zustand in Mitnahmerippen 44 an einer
Schalttrommel 22 eingreifen. Die Schalttrommel 22 besteht
aus zwei Kronenrädern 46, 48,
die jeweils in axialer Richtung durch korrespondierende, mäanderförmige bzw.
schlangenlinienförmige
Steuerkurven 50, 52 begrenzt sind. An das Kronenrad 46 sind
die Mitnahmerippen 44 angeformt, während am Kronenrad 48 im
Bereich der Steuerkurve 52 ein sich umfänglich entlang der Steuerkurve 52 erstreckender
Absatz 54 von konstanter Breite angeformt ist. Werden während der
Montage die Kronenräder 46, 48 koaxial
aufeinandergeschoben, so bildet der Absatz 54 den Boden
einer als Rinne ausgebildeten, die Schalttrommel 22 umfänglich umfassenden,
sinusförmig
mäandernden
Steuerbahn 18.
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Ferner
umfasst der Übertragungsmechanismus 16 einen
ringförmigen
Gangschieber 56 mit drei angeformten Greifern 78, 78', die im montierten
Zustand in die Steuerbahn 18 eingreifen, so dass eine relative
axiale Lage zwischen dem Gangschieber 56 und der Schalttrommel 22 durch
die Steuerbahn 18 abhängig
von der Drehlage des Gangschiebers 56 relativ zur Schalttrommel 22 zwangsgesteuert
ist.
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Zur
Montage wird der Gangschieber 56 und die Schalttrommel 22 mit
den Kronenrädern 46, 48 auf
eine Führungshülse 58 aufgeschoben,
in der das hier nicht explizit dargestellte Getriebe 12 angeordnet
ist. Dabei greifen Ausformungen an einem Innenumfang des Gangschiebers 56 in
Ausnehmungen mit axialer Erstreckung an einer Mantelfläche der
Führungshülse 58 ein,
so dass der Gangschieber 56 drehfest und axial verschiebbar
an der Führungshülse 58 gelagert
ist.
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In
den Gangschieber 56 sind zwei als Federdrähte ausgebildete
Schaltfedern 60, 60' eingerastet, die
jeweils einen ersten, radial nach innen ragenden Bogen 62, 62' aufweisen.
Die Bögen 62, 62' greifen durch
Ausnehmungen 64, 64' im
Gangschieber 56 und durch Ausnehmungen 66, 66' in der Führungshülse 58 hindurch
in eine Umfangsnut 68 an dem im Inneren der Führungshülse 58 angeordneten
Schaltglied 26 ein und verbinden so das Schaltglied 26 axial federnd
und drehbar mit dem Gangschieber 56.
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Ferner
weisen die Schaltfedern 60, 60' jeweils einen zweiten, radial
nach innen ragenden Bogen 70, 70' auf, der durch einen Schlitz den
Gangschieber 56 durchgreift und in eine Verriegelungsausnehmung 72 in
der Führungshülse 58 eingreift und
dabei auf einem Grund der Verriegelungsausnehmung 72 mit
einer Vorspannkraft aufliegt. Der Grund der Verriegelungsausnehmung 72 ist
in axialer Richtung konvex ausgeformt, so dass die Schaltfedern 60, 60' in den Endlagen
der Verriegelungsausnehmung 72 einrasten. Eine axiale Erstreckung
der Verriegelungsausnehmung 72 begrenzt eine axiale Verschiebbarkeit
des Gangschiebers 56 relativ zur Führungshülse 58. Eine Vorspannung
der Schaltfedern 60, 60' ist über axiale Wellenwicklungen 76 erzeugt.
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Ist
das Schaltglied 26 in einer axialen Lage angeordnet, die
einer ersten Endlage der Verriegelungsausnehmung 72 zugeordnet
ist, geraten Klauen 74 des Schaltglieds 26 in
Eingriff mit korrespondierenden Klauen und stellen eine drehfeste
Verbindung zwischen dem Schaltglied 26 und der Führungshülse 58 her
und das Getriebe 12 ist in eine erste Übersetzungsstufe geschaltet.
Ist das Schaltglied 26 in einer axialen Lage angeordnet,
die einer zweiten Endlage der Verriegelungsausnehmung 72 zugeordnet
ist, geraten die Klauen 74' des
Schaltglieds 26 in Eingriff mit korrespondierenden Klauen
und stellen eine drehfeste Verbindung zwischen dem Schaltglied 26 und
einem hier nicht dargestellten Planetenträgerrad des Getriebes 12 her.
Das Getriebe 12 ist dann in eine zweite Übersetzungsstufe
geschaltet. Durch eine Verschiebung 24 des Gang schiebers 56 bzw. des
Schaltglieds 26 ist daher das Getriebe 12 unter Volllast
zwischen zwei Übersetzungsstufen
umschaltbar.
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Verschiebt
ein Bediener das Schaltelement 14 mit einem Daumen der
Bedienerhand in Richtung des Handgriffs 10, so kommt eine
steile Flanke der Nocke 42 mit einer der Mitnahmerippen 44 der Schalttrommel 22 zur
Anlage und der Bediener erzeugt eine Drehbewegung 20 der
Schalttrommel 22. Die Greifer 78, 78' verschieben
sich dadurch in der Steuerbahn 18 von einem Extremum in
ein benachbartes Extremum, also von einem Maximum hinsichtlich der
axialen Lage in ein Minimum hinsichtlich der axialen Lage oder umgekehrt.
Die Schaltfedern 60, 60' verschieben sich entsprechend
von einer ersten Endlage der Verriegelungsausnehmung 72 in
eine zweite Endlage der Verriegelungsausnehmung 72 und
das Getriebe 12 wird von der ersten Übersetzungsstufe in die zweite Übersetzungsstufe
geschaltet oder umgekehrt. Lässt
der Bediener anschließend das
Schaltelement 14 los, so stellt die Feder 40 das Schaltelement 14 in
seine Ausgangslage zurück,
wobei eine flache Seite des Nockens 42 über die Mitnahmerippe 44 hinweggleitet.
Die Ausgangslage ist unabhängig
von einer Konfiguration des Getriebes 12. Der Übertragungsmechanismus 16 überträgt daher
die Drehbewegung 20 der Schalttrommel 22 in die
Verschiebung 24 des Schaltglieds 26.
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Durch
ein erneutes Betätigen
des Schaltelements 14 kann der Bediener das Getriebe 12 in
die ursprüngliche Übersetzungsstufe
zurückschalten, wodurch
eine sequenzielle Betätigung
der Handwerkzeugmaschine unter einer periodischen Vertauschung der
beiden Übersetzungsstufen
realisiert ist.
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Analog
zu einer Betätigung
des Schaltelements 14 wirkt eine Betätigung des Schaltelements 14', wobei die
Richtung der Drehbewegung 20 vertauscht ist.
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3 zeigt
die Handwerkzeugmaschine in einem teilweise montierten Zustand mit
eingerasteter Schaltfeder 60 und den Nocken 42 der
Schaltelemente 14, 14' im Eingriff mit den Mitnahmerippen 44 der
Schalttrommel 22.
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4 zeigt
ein Gehäuseteil 80 der
Handwerkzeugmaschine mit dem Schlitz 82.
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- 10
- Handgriff
- 12
- Getriebe
- 14
- Schaltelement
- 16
- Übertragungsmechanismus
- 18
- Steuerbahn
- 20
- Drehbewegung
- 22
- Schalttrommel
- 24
- Verschiebung
- 26
- Schaltglied
- 28
- Akkumulatoreinheit
- 30
- Antriebsmotor
- 32
- Gehäuse
- 34
- Werkzeugfutter
- 36
- Schaltelement
- 38
- Schaltelement
- 40
- Feder
- 42
- Nocke
- 44
- Mitnahmerippe
- 46
- Kronenrad
- 48
- Kronenrad
- 50
- Steuerkurve
- 52
- Steuerkurve
- 54
- Absatz
- 56
- Gangschieber
- 58
- Führungshülse
- 60
- Schaltfeder
- 62
- Bogen
- 64
- Ausnehmung
- 66
- Ausnehmung
- 68
- Umfangsnut
- 70
- Bogen
- 72
- Verriegelungsausnehmung
- 74
- Klaue
- 76
- Wellenwicklung
- 78
- Greifer
- 80
- Gehäuseteil
- 82
- Schlitz
- 84
- Griffbereich