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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1.Gebiet der Erfindung
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Die
folgende Erfindung bezieht sich auf einen Schlagbohrer für Gebrauch
bei einem Bohrvorgang auf z.B. Beton, Mörtel oder Kacheln, und insbesondere
auf einen Schlagbohrer mit einem Bohrmodus zum Durchführen eines
Bohrvorgangs mittels Drehung einer Bohrerspitze und einem Schlagbohrmodus
zum Durchführen
eines Bohrvorgangs mittels Drehen und Vibrieren der Bohrspitze.
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2. Stand der
Technik
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1 zeigt
ein herkömmliches
Beispiel eines gattungsgemäßen Schlagbohrers.
In der 1 bezeichnet Bezugsziffer 1 einen Hauptgehäuseabschnitt,
der eine äußere Hülle des
Schlagbohrers bildet und in sich geschlossene Teile an vorbestimmten Positionen
aufweist, inklusive einer Getriebeabdeckung 17, einer inneren
Abdeckung 18, einer äußeren Abdeckung 19,
eines Gehäuses 7 und
eines Griffabschnitts 6.
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Bezugsziffer 2 bezeichnet
eine transversal durch die Getriebeabdeckung 17 eingesetzte
Spindel, und 3 bezeichnet ein an dem oberen Ende der Spindel
angebrachtes Bohrfutter. Ein drehbares Ritzelrad 4 ist
in der Nähe
des mittleren Teils der Spindel 2 angebracht. Das drehbare
Ritzelrad 4 dreht sich zusammen mit der Drehung der Spindel 2 und
bewegt sich zusammen mit der axialen Bewegung der Spindel 2.
Gezackte Unebenheiten sind an einer Fläche 4a des drehbaren
Ritzelrads 4 gebildet.
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Bezugsziffer 5 bezeichnet
ein stationäres Ritzelrad,
das an einer dem drehbaren Ritzelrad 4 entgegengesetzten
Position angeordnet ist, bei dem die gezackten Unebenheiten auf
einer Fläche 5a des stationären Ritzelrads
gebildet sind. Das stationäre Ritzelrad 5 hat
eine hohlzylindrische Form und ist mit der inneren Abdeckung 18 verbunden,
unabhängig von
der Drehung und der axialen Bewegung der Spindel 2.
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Andererseits
ist ein Motor 8 innerhalb des mit dem Griffabschnitt 6 verbundenen
Gehäuses 7 angeordnet,
eine Drehantriebskraft des Motors 8 wird über ein
an einer Drehwelle 9 befestigtes Zahnrad 10 an ein
zweites Zahnradgetriebe 11 übermittelt. Das zweite Zahnradgetriebe 11 hat
zwei Zahnradgetriebeabschnitte 11a, 11b mit einer
unterschiedlichen Anzahl von Zähnen,
welche mit einem Niedergeschwindigkeitsgetriebe 12 bzw.
einem Hochgeschwindigkeitsgetriebe 13 in Eingriff stehen.
Wenn das zweite Zahnradgetriebe 11 gedreht wird, werden ebenso
die beiden Zahnräder 12, 13 gedreht.
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Bezugszeichen 14 bezeichnet
eine mit der Spindel 2 in Eingriff stehende und gleitend
in der axialen Richtung befestigte Kupplungsscheibe. Wenn die Kupplungsscheibe 14 in
einem konkaven Abschnitt des Niedergeschwindigkeitsgetriebes 12 eingesetzt
wird, wird die Drehung des zweiten Zahnradgetriebes 11 über das
Niedergeschwindigkeitsgetriebe 12 und die Kupplungsscheibe 14 an
die Spindel 2, wie in 1 gezeigt, übertragen.
Wenn andererseits die Kupplungsscheibe 14 von der Position
der 1 nach rechts geschoben wird und in einen konkaven Abschnitt
des Hochgeschwindigkeitsgetriebes 13 eingesetzt wird, wird
die Drehung des zweiten Zahnradgetriebes 11 über das
Hochgeschwindigkeitsgetriebe und die Kupplungsscheibe 14 an
die Spindel 2 übertragen.
Dementsprechend kann die Spindel 2 mit niedriger Geschwindigkeit
oder mit hoher Geschwindigkeit aufgrund der Bewegung der Kupplungsscheibe 14 gedreht
werden.
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Bezugszeichen 15 bezeichnet
einen Wechselhebel zum Wechseln des Betriebsmodus des Schlagbohrers,
nämlich
zwischen einem Bohrmodus und einem Schlagbohrmodus. Eine Wechselstange 16 ist
in den Wechselhebel 15 eingepresst, wobei wenn der Wechselhebel 15 gedreht
wird, die Wechselstange 16 ebenso gedreht wird. Die Wechselstange 16 hat
einen Einkerbungsabschnitt 16a, wie in 2, 3 und 4 gezeigt,
wobei wenn der Einkerbungsabschnitt 16a an der Position
der 2 ist, der Schlagbohrer im Bohrmodus betrieben
wird, während
wenn der Einkerbungsabschnitt 16a an der Position der 3 ist,
der Schlagbohrer im Schlagbohrmodus betrieben wird.
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(A) Bohrmodus
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Wenn
eine an dem Bohrfutter 3 angebrachte (nicht gezeigte) Bohrspitze
mit einer bearbeiteten Oberfläche
in Berührung
kommt und der Griffabschnitt 6 in eine Richtung des Pfeils
in 1 gedrückt wird,
kommt ein Endteil der Spindel 2 mit der Wechselstange 16 in
Kontakt, die nach rechts unbeweglich ist, wenn der Einkerbungsabschnitt 16a der
Wechselstange 16 an der Position der 2 ist.
Dementsprechend entsteht kein Kontakt zwischen der unebenen Oberfläche 4a des
drehbaren Ritzelrades 4 und der unebenen Oberfläche 5a des
stationären
Ritzelrades 5. Dementsprechend wird eine Drehantriebskraft
des Motors 8 über
das Niedergeschwindigkeitsgetriebe 12 oder das Hochgeschwindigkeitsgetriebe 13 an
die Spindel übertragen,
sodass die Bohrspitze eine Drehkraft erfährt.
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(B) Schlagbohrmodus
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Bei
einem Schlagbohrmodus wird der Aunkerbungsabschnitt 16a der
Wechselstange 16 in die Position der 3 durch
Drehen des Wechselhebels 15 gebracht. Danach wird die am
Bohrfutter 3 angebrachte Bohrspitze mit einer bearbeiteten
Oberfläche in
Berührung
gebracht, wenn der Griffabschnitt 6 in einer Richtung des
Pfeils in 1 gedrückt wird, tritt wie in 4 gezeigt,
ein Endteil der Spindel 2 in den Auskerbungsabschnitt 16a ein.
D.h., dass die Spindel 2 leicht nach rechts bewegt wird,
sodass die unebene Fläche 4a des
drehbaren Ritzelrads 4 mit der unebenen Fläche des
stationären
Ritzelrads 5 in Berührung
gebracht wird.
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Beim
Bohren der bearbeiteten Oberfläche wird,
wenn die Spindel 2 im Zustand der 4 gedreht
wird, das drehbare Ritzelrad 4 mit dem stationären Ritzelrad 5 in
Eingriff gebracht und gedreht, um Vibrationen aufgrund der unebenen
Oberflächen
der beiden Ritzelräder 4 und 5 zu
erzeugen. Diese Vibrationen werden durch die Spindel 2 auf
die (nicht gezeigte) Bohrspitze übertragen.
Das heißt,
die Bohrspitze erfährt
eine Drehkraft und eine Vibration, um den Bohrvorgang durchzuführen.
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Wenn
jedoch der oben beschriebene Schlagbohrer im Schlagbohrmodus betrieben
wird, wird die durch die Drehung der Spindel erzeugte Vibration
in dem Zustand, in dem die unebenen Flächen der Ritzelräder 4 und 5 miteinander
unter Druck in Berührung
stehen, nicht nur auf die Bohrspitze übermittelt, sondern auch über das
stationäre
Ritzelrad 5 und die innere Abdeckung 18 vom Gehäuse 7 auf
den Griffabschnitt 6. Daher entsteht das Problem, dass
der Benutzer des Schlagbohrers eine starke Vibration erfährt und
sich unangenehm fühlt.
Insbesondere wenn der Schlagbohrer durchgehend für eine lange Zeit eingesetzt
wird, muss darauf geachtet werden, die Vibrationen nicht auf den
Benutzer zu übertragen
und nachteilige Wirkungen auf die Gesundheit des Benutzers zu verursachen.
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Mehrere
Vorschlage zur Verringerung der auf den Benutzer übertragenen
Vibration sind gemacht worden. In der
US
4,567,950 ist z.B. ein Schlagbohrer entsprechend dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 offenbart worden, in welcher ein Kupplungsnocken
22 in
der axialen Richtung der Spindel
20 beweglich aufgehängt ist
und wie in
5 gezeigt,
mittels einer Feder
23 vorgespannt und gegen einen Drehnocken
21 gedrängt wird.
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In 5 bezeichnet Bezugsziffer 21 einen Drehnocken,
der zusammen mit der Spindel 20 gedreht wird. Eine Nockenfläche 21a des
Drehnockens 21 ist mit gezackten Unebenheiten ausgebildet.
Andererseits besteht der Kupplungsnocken 22 aus einem hohlzylindrischen
Abschnitt, der in der axialen Richtung der Spindel 20 gleitbar
ist, und aus einem Flanschabschnitt 22b. Eine Nockenfläche 22c des Flanschabschnitts 22b ist
mit gezackten Unebenheiten ausgebildet.
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Die
Feder 23 ist zwischen dem Flansch 22b des Kupplungsnockens 22 und
einer mit einer Nut 22a des Kupplungsnockens 22 in
Eingriff stehenden Platte 24a vorgesehen und drängt stets
den Kupplungsnocken 22 zum Drehnocken 21. Wenn
daher die Spindel 20 rückwärts bewegt
wird, kommen die Nockenflächen 21a und 22c unter
Druck in Berührung.
Wenn eine auf die Spindel 20 einwirkende Druckkraft eine
Elastizität
der Feder 23 überwindet, wird
die Feder 23 zusammengedrückt, sodass der Kupplungsnocken 22 rückwärts bewegt
wird (in der Figur nach rechts).
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Wenn
der Kupplungsnocken 22 von der hinteren Position aufgrund
einer elastischen Kraft der Feder 23 vorwärts bewegt
wird, stößt er mit
dem Drehnocken 21 zusammen, sodass der Drehnocken 21 zusammen
mit der Spindel 20 vibriert. Da die durch den Kontakt zwischen
den Nockenflächen 21a und 22c verursachte
Vibration durch die Feder 23 gemindert wird und auf den
(nicht gezeigten) Griffabschnitt übertragen wird, ergibt sich
mit dieser Anordnung die Wirkung, dass die auf den Benutzer übertragene
Vibration im Vergleich zu dem Aufbau, in dem das Ritzelrad 5 wie
in 1 gezeigt, fest angeordnet ist,
verringert wird.
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Im
Falle des in der
US 4,567,950 offenbarten Bohrers
sind die Gleitflächen
22e,
22e,
da der Kupplungsnocken
22 es der Spindel
20 erlaubt,
in axialer Richtung zu gleiten, und die Drehung reguliert, an beiden
Seiten des Flanschabschnitts
22b ausgebildet und der Kupplungsnocken
22 wird
zwischen beiden Führungsflächen
26 einer
sich von dem Blech
24a erstreckenden Aufnahme getragen,
wie in
6 gezeigt.
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Wenn
dieser Aufbau zusätzlich
eine Funktion der Drehung der Spindel 20 mit hoher Geschwindigkeit
und niedriger Geschwindigkeit in derselben Weise wie in 1 aufweist, hat man herausgefunden, dass
eine Erscheinung auftritt, bei der die Schlagkraft des Kupplungsnockens 22 beim
Zusammenstoßen mit
dem Drehnocken 21 aufgrund einer Rückstellkraft der Feder 23 von
der hinteren Position aus geschwächt
wird, wie im Folgenden beschrieben wird.
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Darstellung der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, die oben genannten, mit dem Stand
der Technik verbundenen Probleme zu lösen und einen Schlagbohrer
zu entwickeln, welcher die auf den Benutzer übertragene Vibration ohne Verlust
einer Bohrfähigkeit
bei Drehung mit hoher und niedriger Geschwindigkeit verringern kann.
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Entsprechend
eines Aspekts der Erfindung ist ein Schlagbohrer vorgesehen, beinhaltend:
eine von einem Motor gedrehte und in axialer Richtung bewegliche
Spindel; ein an der Spindel befestigtes Bohrfutter, an dem eine
Bohrspitze angebracht werden kann; ein erstes an der Spindel befestigtes
Ritzelrad mit einer einen unebenen Abschnitt beinhaltenden Fläche; ein
zweites Ritzelrad mit einer einen unebenen Abschnitt beinhaltenden
Fläche,
die der Fläche
des unebenen Abschnitts des ersten Ritzelrads gegenüberliegt,
und in axialer Richtung beweglich ist, und mit einer Feder zum Drängen des
zweiten Ritzelrads in eine Richtung des ersten Ritzelrads, in der
die Spindel durch einen Kontakt- und Trennvorgang zwischen den unebenen
Flächen
des ersten und zweiten Ritzelrads aufgrund der relativen Drehung
des ersten und zweiten Ritzelrads eine axiale Vibration erfährt, wobei
das zweite Ritzelrad so aufgehängt
ist, dass es innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in dessen Drehrichtung
drehbar ist.
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Entsprechend
eines anderen Aspekts der Erfindung ist das zweite Ritzelrad so
aufgehängt,
dass es um einen Winkel oder mehr von einer ersten Position, an
der die unebene Fläche
des zweiten Ritzelrads über
die unebene Fläche
des ersten Ritzelrads hinweggleitet, zu einer zweiten Position,
an der die unebene Fläche
des zweiten Ritzelrads mit der unebenen Fläche des ersten Ritzelrads in
Eingriff steht, drehbar ist, wenn das erste Ritzelrad in einem angehaltenen
Zustand ist.
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Entsprechend
einem anderen Aspekt der Erfindung ist das zweite Ritzelrad so aufgehängt, dass es
um das 0,6-fache eines Winkels oder mehr von einer ersten Position,
an der die unebene Fläche
des zweiten Ritzelrads über
die unebene Fläche
des ersten Ritzelrads hinweggleitet, zu einer zweiten Position,
an der die unebene Fläche
des zweiten Ritzelrads mit der unebenen Fläche des ersten Ritzelrads in
Eingriff steht, drehbar ist, wenn das erste Ritzelrad in einem angehaltenen
Zustand ist.
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Entsprechend
einem anderen Aspekts der Erfindung ist das zweite Ritzelrad so
aufgehängt, dass
es um das 0,3-fache eines Winkel oder mehr von einer ersten Position,
an der die unebene Fläche des
zweiten Ritzelrads über
die unebene Fläche
des ersten Ritzelrads hinweggleitet, zu einer zweiten Position,
an der die unebene Fläche
des ersten Ritzelrads tief mit der unebenen Fläche des zweiten Ritzelrads
in Eingriff steht, drehbar ist, wenn das erste Ritzelrad in einem
angehaltenen Zustand ist.
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Entsprechend
eines anderen Aspekts der Erfindung ist ein Einkerbungsabschnitt
an einem äußeren Umfang
des zweiten Ritzelrads vorgesehen. Ein in einem Hauptgehäuseabschnitt
des Schlagbohrers vorgesehener vorspringender Abschnitt wird in
den Einkerbungsabschnitt eingesetzt. Ein vorbestimmter Abstand ist
zwischen dem Einkerbungsabschnitt und dem vorspringenden Abschnitt
vorgesehen.
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Entsprechend
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung ist an einem Teil eines zylindrischen Abschnitts des
zweiten Ritzelrads über
die Breite hinweg eine Abflachung mit zwei parallelen Flächen (Schlüsselfläche) vorgesehen.
Ein der Schlüsselfläche gegenüberliegender
Einkerbungsabschnitt ist an einem Hauptgehäuseabschnitt des Schlagbohrers
vorgesehen. Ein vorbestimmter Zwischenraum ist zwischen der Schlüsselfläche und dem
Einkerbungsabschnitt vorgesehen.
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Entsprechend
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist an einem äußeren Umfang
des zweiten Ritzelrads ein vorspringender Abschnitt vorgesehen.
Der vorspringende Abschnitt wird in den am Hauptgehäuse des
Schlagbohrers vorgesehenen Einkerbungsabschnitt eingesetzt. Ein vorbestimmter
Zwischenraum ist zwischen dem vorspringenden Abschnitt und dem Auskerbungsabschnitt
vorgesehen.
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Entsprechend
einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein elastischer Körper in
dem vorbestimmten Zwischenraum angeordnet. Ein Drucklager ist zwischen
dem zweiten Ritzelrad und der Feder vorgesehen oder/und zwischen
der Feder und einem Seitenwandabschnitt, der sich aus dem Hauptgehäuseabschnitt
erstreckt.
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Es
ist möglich,
eine ausreichende Schlagkraft zwischen dem zweiten Ritzelrad und
dem ersten Ritzelrad bei hohen und niedrigen Drehgeschwindigkeiten
zu erzeugen, wodurch ein Schlagbohrer bereitgestellt wird, der hervorragende
Bohrfähigkeiten aufweist
und kaum Vibration an den Hauptkörper übermittelt.
Dementsprechend fühlt
sich der Benutzer des Schlagbohrers nicht unwohl und schadet seiner
Gesundheit nicht.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Schnittansicht, die ein Beispiel eines herkömmlichen Schlagbohrers zeigt;
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2 ist
eine erklärende
Ansicht des Schlagbohrers in einem Bohrmodus;
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3 ist
eine erklärende
Ansicht des Schlagbohrers in einem Schlagbohrmodus;
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4 ist
eine erklärende
Ansicht des Schlagbohrers im Schlagbohrmodus;
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5 ist
eine Teilansicht, die die Zusammensetzung eines anderen Beispiels
des herkömmlichen
Schlagbohrers zeigt;
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6 ist
eine Teilansicht, die die Zusammensetzung eines anderen Beispiels
des herkömmlichen
Schlagbohrers zeigt;
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7A bis 7G sind
erklärende
Ansichten, die zeigen, wie das Zusammenstoßen der Nocken bei hohen und
niedrigen Drehgeschwindigkeiten in einem anderen Beispiel des herkömmlichen Schlagbohrers
auftritt;
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8 ist
eine Schnittansicht, die einen Schlagbohrer entsprechend einer ersten
Ausführungsform
gemäß der Erfindung
zeigt;
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9A bis 9G sind
erklärende
Ansichten, die zeigen, wie der Zusammenstoß der Nocken bei hohen und
niedrigen Drehgeschwindigkeiten beim Schlagbohrer entsprechend der
ersten Ausführungsform
der Erfindung auftritt;
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10 ist
eine Teilansicht, die die Zusammensetzung eines Schlagbohrers entsprechend
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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11 ist
eine Teilansicht, die die Zusammensetzung eines Schlagbohrers entsprechend
einer dritten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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12 ist
eine Teilansicht, die die Zusammensetzung eines Schlagbohrers entsprechend
einer vierten Ausführungsform
der Erfindung zeigt; und
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13 ist
eine Teilansicht, die die Zusammensetzung eines Schlagbohrers entsprechend
einer fünften
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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Wege zur Ausführung der
Erfindung
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Bevor
die Ausführungsformen
der Erfindung erläutert
werden, wird eine Erscheinung beschrieben, bei der die Schlagkraft
verringert wird, wenn die Kupplungsnocke mit der Drehnocke zusammenstößt.
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7A bis 7G zeigen
eine Situation, in der die Kupplungsnocke 22 und die Drehnocke 21 zusammenstoßen, wenn
die Spindel 20 bei hohen Geschwindigkeiten und niedrigen
Geschwindigkeiten in 5 und 6 gedreht
wird. Da es im Allgemeinen gewöhnlich
ist, dass die niedrige Drehgeschwindigkeit auf ungefähr die halbe
Anzahl der Drehungen der hohen Drehgeschwindigkeit gesetzt wird,
wird in der folgenden Erklärung
angenommen, dass der Drehbewegungsabstand des Drehnockens bei den
in 7A bis 7G gezeigten
Zeitdiagrammen bei hoher Drehgeschwindigkeit 2h beträgt und bei
niedriger Drehgeschwindigkeit h beträgt, wie in den Verlaufsansichten
der zweidimensionalen Ebene dargestellt, wie in 7A bis 7G gezeigt.
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Zuallererst,
im Fall der hohen Drehgeschwindigkeit, wenn der Drehnocken 21 in
dem in 7A gezeigten Zustand gedreht
wird (in der Figur links herum), wird der Kupplungsnocken 22,
der dem Drehnocken 21 gegenüberliegt und mit ihm in Kontakt
ist, aufgrund der Neigung der gezackten Unebenheiten 21A rückwärts bewegt
(in der Figur nach oben), um sich in den Zustand der 7B zu
drehen. Der Pfeil 30 der 7A bis 7G zeigt
die Drehrichtung des Drehnockens 21 an (links und rechts
in der Figur) und der Pfeil 31 zeigt die Bewegungsrichtung
des Kupplungsnockens 22 an (in der Fig. die vertikale Richtung).
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Im
Stadium der 7B wird der Kupplungsnocken 22 gelöst und vom
Drehnocken 21 getrennt, da aber der Kupplungsnocken 22 stets
zum Drehnocken 21 durch die Feder 23 (6)
gedrängt
wird, beginnt wiederum der Kupplungsnocken 22 sich vorwärts (in
der Fig. nach unten) zum Drehnocken 21 hin zu bewegen,
wie in 7C gezeigt. Daraus folgt, dass
der Kupplungsnocken 22 und der Drehnocken 23 zusammenstoßen, wie
in 7D gezeigt. Danach, wenn der Drehnocken 21 wieder
gedreht wird, bewegt sich der Kupplungsnocken 22 wiederholt rückwärts und
vorwärts
wie in 7E, 7F und 7G,
sodass der Kupplungsnocken 22 und der Drehnocken 21 wiederholt
an jedem Zahn zusammenstoßen.
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Wenn
eine vordere Fläche 20f des
Kupplungsnockens 22 und eine vordere Fläche 21f des Drehnockens 21 wie
in 7D gezeigt zusammenstoßen, wird eine von der Feder 23 gespeicherte elastische
Energie durch eine Rückwärtsbewegung des
Kupplungsnockens 22 auf den Drehnocken 21 ohne
Verlust übertragen,
und bewirkt eine große Schlagkraft.
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Im
Folgenden wird eine Situation des Zusammenstoßes beschrieben werden, in
der unter den Bedingungen, dass die Drehzahl des Drehnockens 21,
das Gewicht des Kupplungsnockens 22 und die Federkonstante
der Feder 22 so eingestellt sind, dass sie die obige Erscheinung
der Hochgeschwindigkeitsdrehung hervorrufen, die Drehung mit niedriger
Geschwindigkeit mit einer ungefähr
halben Drehzahl durchgeführt
wird.
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Zuallererst,
wenn der Drehnocken 21 im Zustand der 7A gedreht
wird, wird der Kupplungsnocken 22 rückwärts bewegt, um sich in den
Zustand der 7B zu drehen, und weiter werden
der Kupplungsnocken 22 und der Drehnocken 21 voneinander entfernt,
wie in 7C gezeigt. Danach bewegt sich der
Kupplungsnocken 22 vorwärts
auf den Drehnocken 21 zu, auf dieselbe Weise wie vorher
beschrieben, da aber das Vorrücken
des Drehnockens 21 langsam vonstatten geht, stoßen der
Kupplungsnocken 22 und der Drehnocken 21 auf den
Rückseiten 22G und 21G wie
in 7D gezeigt, zusammen. Zu diesem Zeitpunkt der
Kollision ist fast die Hälfte
der elastischen Energie der Feder 23 verbraucht und bewirkt
so eine kleine Schlagkraft.
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Dann
kommen, im Stadium der 7E, die Rückseiten in Berührung, oder
die rückwärtigen Flanken
der Zähne
werden wiederholt getrennt und in Berührung gebracht, sodass sich
der Kupplungsnocken 22 vorwärts bewegt. Dann, im Stadium
der 7F, stoßen
die Vorderseite 22f des Kupplungsnockens 22 und
die Vorderseite 21f des Drehnockens 21 zusammen.
Bei der Kollision in diesem Stadium wird eine Restenergie von der
elastischen Energie der Feder 23, welche im voherigen Stadium
verbraucht wurde, eingesetzt, und die Schlagkraft des Zusammenstoßes ist
aufgrund eines durch den Kontakt zwischen den Rückseiten verursachten Verlustes
klein. Danach wird der Kupplungsnocken 22 wieder wie in 7G gezeigt,
rückwärts bewegt.
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Wenn,
wie oben beschrieben, die Einstellungen so getätigt werden, dass eine große Schlagkraft bei
hoher Drehgeschwindigkeit erzeugt wird, werden bei niedriger Drehgeschwindigkeit
zwei oder mehr kleine Schlagkräfte erzeugt,
wodurch die Bohrfähigkeit
des Bohrers verschlechtert wird.
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Ausführungsformen
der Erfindung sind zum Lösen
der oben genannten Probleme entwickelt worden, und werden im Folgenden
anhand von Beispielen detailliert beschrieben werden.
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Erste Ausführungsform
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8 ist
eine Ansicht, die die Zusammensetzung der wesentlichen Bestandteile
des Schlagbohrers entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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Wie
in 8 gezeigt, ist eine Spindel 102 in einem
Hauptgehäuseabschnitt 101 vorgesehen
und wird vorwärts
(in der Figur nach links) oder rückwärts (in
der Figur nach rechts) relativ zu einem Werkstück 119 bewegt. Ein
Futter 103 zum Anbringen an der Bohrspitze 118 ist
am oberen Ende der Spindel 102 vorgesehen. Ein erstes Ritzelrad 104 und
ein zweites Ritzelrad 105 sind im fast mittleren Teil des
Hauptgehäuseabschnitts 101 vorgesehen.
Das erste Ritzelrad 104 wird zusammen mit der Spindel 102 gedreht und
axial bewegt, und hat an einer Fläche gezackte Unebenheiten 104a.
Das zweite Ritzelrad 105 ist mit gezackten Unebenheiten 105d an
einem unteren Abschnitt 105c ausgebildet. Ebenso weist
das zweite Ritzelrad 105 eine doppelzylindrische Form auf,
in der ein innerer zylindrischer Abschnitt 105a auf der Spindel 102 gleitet
und ein äußerer zylindrischer
Abschnitt 105b in axialer Richtung auf der Spindel 102 entlang
einer inneren Wand des Hauptgehäuseabschnitts 101 gleitet.
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Das
zweite Ritzelrad 105 hat an einem Teil des äußeren zylindrischen
Abschnitts 105b einen Einkerbungsabschnitt 105e,
und der Hauptgehäuseabschnitt 101 ist
mit einem Vorsprung 101a versehen, wobei der Vorsprung 101a in
den Einkerbungsabschnitt 105e eingesetzt wird. Als Ergebnis
ist die Drehbewegung des zweiten Ritzelrads 105 blockiert. Diese Ausführungsform
weist ein Merkmal auf, das einen Zwischenraum 130a zwischen
dem Einkerbungsabschnitt 105e und dem Vorsprung 101a vorgesehen
ist, sodass das zweite Ritzelrad 105 innerhalb eines vorbestimmten
Bereichs gedreht werden kann.
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Ein
Seitenwandabschnitt 122 erstreckt sich ein einer Richtung
der Spindel innerhalb des Hautgehäuseabschnitts 101 und
eine Feder 120 ist zwischen dem Seitenwandabschnitt 122 und
dem unteren zylindrischen Abschnitt 105c vorgesehen. Bezugszeichen 109 bezeichnet
einen Drehwelle, an der eine Drehantriebskraft von einem (nicht
gezeigten) Motor übertragen
wird, wobei dessen Drehantriebskraft mittels eines Zahnrads 110 auf
ein zweites Zahnradgetriebe 111 übertragen wird. Bezugszeichen 112 bezeichnet
ein Niedergeschwindigkeitsgetriebe, 113 bezeichnet ein
Hochgeschwindigkeitsgetriebe, und 114 bezeichnet eine Kupplungsscheibe, an
die, wenn die Kupplungsscheibe 114 in der gezeigten Position
sich befindet, eine Drehkraft mittels des Niedergeschwindigkeitsgetriebes
zur Spindel 102 übertragen
wird.
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Wenn
andererseits die Kupplungsscheibe 114 durch Drehen des
Wechselhebels 117 in die Position gedreht wird, in der
das Hochgeschwindigkeitsgetriebe und die Spindel 102 in
Eingriff stehen, wird eine Drehkraft des zweiten Zahnradgetriebes 111 über das
Hochgeschwindigkeitsgetriebe 113 auf die Spindel 102 übertragen.
Dementsprechend kann die Spindel 102 in Abhängigkeit
von der Drehposition des Wechselhebels 117 mit niedriger
Geschwindigkeit oder hoher Geschwindigkeit gedreht werden. Versuche
des Erfinders der vorliegenden Erfindung haben ergeben, dass die
bei dem Bohrvorgang auf eine Hand übertragene Vibration aufgrund
des oben genannten Aufbaus verringert wird.
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9A bis 9G zeigen,
wie das erste Ritzelrad 104 und das zweite Ritzelrad 105 zusammenstoßen, wenn
die Spindel 102 mit hoher Geschwindigkeit und niedriger
Geschwindigkeit im oben genannten Aufbau gedreht wird. Die niedrige
Drehgeschwindigkeit wird auf die halbe Drehzahl der hohen Drehgeschwindigkeit
gestellt und der Drehbewegungsabstand des ersten Ritzelrads 104 beträgt bei hoher
Geschwindigkeit in den Zeitdiagrammen der 9A bis 9G 2h und
beträgt
h bei niedriger Drehgeschwindigkeit, wie in den in 9A bis 9G gezeigten,
in einer zweidimensionalen Ebene entwickelten Ansicht.
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Zuallererst,
im Fall hoher Drehgeschwindigkeit, wenn das erste Ritzelrad 104 in
dem Zustand wie in 9A gezeigt gedreht wird (in
der Figur nach links), wird das zweite Ritzelrad, das dem ersten
Ritzelrad 104 gegenüberliegt
und mit ihm in Berührung ist,
aufgrund der Neigung der gezackten Unebenheiten 104a rückwärts gedreht
(in den 9A bis 9G nach
oben), um sich in den Zustand der 9B zu
drehen.
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Wie
in 9B und 9C gezeigt,
wird das zweite Ritzelrad 105 gelöst und vom ersten Ritzelrad 104 getrennt,
da aber das zweite Ritzelrad 105 stets gegen das erste
Ritzelrad 104 durch die Feder 120 (8)
gedrängt
wird, bewegt sich das zweite Ritzelrad 105 vorwärts von
dem Zustand der 9C zum ersten Ritzelrad 104 hin.
Als Ergebnis stoßen
das zweite Ritzelrad 105 und das erste Ritzelrad 104 wie in 9D gezeigt,
zusammen. Danach bewegt sich das zweite Ritzelrad 105 wiederholt
vorwärts
und rückwärts, wie
in 9E, 9F und 9G gezeigt,
sodass das zweite Ritzelrad 105 und das erste Ritzelrad 104 wiederholt
zusammenstoßen.
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Im
Stadium der 9D sind die Stoßflächen zwischen
dem zweiten Ritzelrad 105 und dem ersten Ritzelrad 104 stets
die Vorderseiten 105f und 104f, wodurch es ermöglicht wird,
dass eine elastische Energie der Feder 120 (8)
ohne Verlust zu jedem Zeitpunkt auf das erste Ritzelrad übertragen
wird und eine große
Schlagkraft bewirkt. Eine Situation des Zusammenstoßens wird
im Folgenden beschrieben, in der unter den Bedingungen, dass die
Drehzahl des ersten Ritzelrads 104, das Gewicht des zweiten
Ritzelrads 105 und die Federkonstante der Feder 120 (8)
so eingestellt sind, dass sie zum Zeitpunkt der hohen Drehgeschwindigkeit
die Erscheinung erzeugen, die Drehung mit niedriger Geschwindigkeit mit
ungefähr
der halben Drehzahl durchgeführt
wird.
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Bei
niedriger Drehgeschwindigkeit, wenn das erste Ritzelrad 104 gedreht
wird, wie in 9A und 9B gezeigt,
wird das zweite Ritzelrad angehoben, um sich in den Zustand der 9C zu
drehen. Im Stadium der 9C wird das zweite Ritzelrad 105 vom
ersten Ritzelrad 104 getrennt, da aber das Vorrücken des
ersten Ritzelrads 104 langsam vonstatten geht, stoßen das
zweite Ritzelrad 105 und das erste Ritzelrad 104 an
den Rückseiten 105g und 104g,
wie in 9D gezeigt, zusammen.
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Das
zweite Ritzelrad 105 ist, wie im Vorangegangenen beschrieben,
mit einem Einkerbungsabschnitt 105e versehen, wobei ein
Drehstoppvorsprung 101a, der sich von dem Hauptgehäuseabschnitt 101 erstreckt,
mit diesem Einkerbungsabschnitt in Eingriff steht. Zudem ist zwischen
dem Einkerbungsabschnitt 105e und dem Vorsprung 101a ein
Zwischenraum 130a vorgesehen, in dem der Drehwinkel ϑ des
Zwischenraums 130a dem Drehwinkel α der Rückseite 104g im ersten
Ritzelrad 104 äquivalent
ist, wie in 9C gezeigt.
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Zu
dem in 9D gezeigten Zeitpunkt, wenn die
Rückseite 105g des
zweiten Ritzelrads 105 und die Rückseite 104g des ersten
Ritzelrads 104 zusammenstoßen, wird daher das zweite
Ritzelrad 105 in der Figur nach rechts bewegt.
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Eine
Schlagkraft zum Zeitpunkt des Zusammenstoßes ist sehr klein, da das
zweite Ritzelrad 105 sich von dem ersten Ritzelrad 104 bei
einer leichten Kollision löst,
mit einem geringen Verlust von elastischer Energie.
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Danach
bewegt sich das zweite Ritzelrad 105 weiter vorwärts in einer
Richtung auf das erste Ritzelrad 104 hin, und bewegt sich
nach rechts. Dementsprechend stoßen das zweite Ritzelrad 105 und das
erste Ritzelrad 104 auf den Vorderseiten 105f und 104f wie
in 9E gezeigt, zusammen. Dieser Zusammenstoß hat eine
große
Kollisionsschlagkraft, da etwas Verlust aufgrund eines leichten
Zusammenstoßes
im Stadium der 9D entsteht, aber die elastische
Energie der auf das zweite Ritzelrad 105 einwirkenden Feder 120 (8)
ist fast aufgewendet.
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Zudem
wird das zweite Ritzelrad 105 aufgrund der Drehung des
ersten Ritzelrads 104 im Stadium der 9F nach
links bewegt, sodass die rechte Seite des Einkerbungsabschnitts 105e von
der linken Seite des Vorsprungs 101a zurückgehalten
wird. Danach wird das von der linken Seite des Vorsprungs 101a zurückgehaltene
zweite Ritzelrad 105 wieder aufgrund der Drehung des ersten
Ritzelrads 104 zurückbewegt,
wie in 9G.
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Bei
der niedrigen Drehgeschwindigkeit der 9A bis 9G,
wenn eine linke Wand 105k des wie in 9B gezeigten
Einkerbungsabschnitts 105e und ein linkes Ende 101k des
Vorsprungs 101a zusammenstoßen, entsteht ein Verlust von
elastischer Energie, sodass die Schlagkraft im Zustand der 9E geschwächt wird.
Daher ist es erwünscht, dass
der Drehwinkel ϑ so eingestellt wird, dass die linke Wand 105k des
Einkerbungsabschnitts 105e und das linke Ende 101k des
Vorsprungs 101a nicht zusammenstoßen. Das heißt der Drehwinkel ϑ ist
bevorzugt größer als
oder gleich dem Betrag um den das zweite Ritzelrad 105 nach
rechts bewegt wird, von dem Zeitpunkt, wenn die Vorderseiten 105f und 104f wie
in 9C getrennt sind, zu dem Zeitpunkt, wenn die Vorderseiten 105f und 104f wie
in 9E zusammenstoßen. Der Betrag der Bewegung
des zweiten Ritzelrads 105 nach rechts ist äquivalent zum
Drehwinkel α vom
Scheitel der Rückseite 104g in
einem radialen Abschnitt des ersten Ritzelrads 104 zu dem
untersten Punkt abzüglich
einer relativen Winkelrate (Winkeländerung) zwischen dem ersten Ritzelrad 104 und
dem zweiten Ritzelrad 105. Jedoch wird die relative Winkelrate
zwischen dem ersten Ritzelrad 104 und dem zweiten Ritzelrad 105 von
der Masse des zweiten Ritzelrads 105 und der Federkraft der
Feder 120 beeinflusst und ist im Allgemeinen schwer zu
erzielen.
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Dementsprechend,
unter der Annahme, dass die relative Winkelrate zwischen dem ersten
Ritzelrad 104 und dem zweiten Ritzelrad 105 am
Minimum Null ist, wird der Drehwinkel ϑ so festgelegt, dass ϑ > α Das heißt, das zweite Ritzelrad wird
so festgelegt, dass wenn das erste Ritzelrad in einem angehaltenen
Zustand ist, es so aufgehängt
ist, dass es um einen Winkel oder mehr von der Position, an der
die unebene Fläche
des zweiten Ritzelrads über die
unebene Fläche
des ersten Ritzelrads hinweggleitet, zu der Position, an der die
unebene Fläche des
zweiten Ritzelrads tief mit der unebenen Fläche des ersten Ritzelrads in
Eingriff steht, drehbar ist. Auf diese Weise wird, wenn die Drehwinkelrate
A des ersten Ritzelrads 104 ziemlich langsam ist, die linke Seite 105k des
Einkerbungsabschnitts 105e nicht von der linken Seite 101k des
Vorsprungs 101a zurückgehalten,
sodass sich das zweite Ritzelrad 105 vorwärts bewegen
kann.
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Ebenso
kann der Drehwinkel so eingestellt werden, dass ϑ 0,6 α. Das heißt, das
zweite Ritzelrad kann so eingestellt werden, dass wenn das erste
Ritzelrad in einem angehaltenen Zustand ist, es so aufgehängt ist,
dass es um das 0,6-fache eines Winkels oder mehr von der Position
aus, an der die unebene Fläche
des zweiten Ritzelrads über
die unebene Fläche
des ersten Ritzelrads gleitet, zu der Position, an der die unebene
Fläche
des zweiten Ritzelrads tief mit der unebenen Fläche des ersten Ritzelrads in Eingriff
steht, drehbar ist. Auf diese Weise stoßen bei der ziemlich langsamen
Rate die linke Seite 105k des Einkerbungsabschnitts 105e und
die linke Seite 101k des Vorsprungs 101a zusammen,
aber der Verlust von elastischer Energie kann reduziert werden.
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Ebenso
kann der Drehwinkel so eingestellt werden, dass ϑ ≥ 0,3 α. Das heißt, dass
das zweite Ritzelrad so eingestellt werden kann, dass es, wenn das
erste Ritzelrad in einem angehaltenen Zustand ist, so aufgehängt ist,
dass es um das 0,3-fache eines Winkels oder mehr von der Position
aus, an der die unebene Fläche
des zweiten Ritzelrads über
die unebene Fläche
des ersten Ritzelrads hinweggleitet, zu der Position, an der die
unebene Fläche
des zweiten Ritzelrads tief mit der unebenen Fläche des ersten Ritzelrads in
Eingriff ist, drehbar ist. Auf diese Weise stoßen bei der etwas langsamen
Rate die linke Seite 105k des Einkerbungsabschnitts 105e und
die linke Seite 101k des Vorsprungs 101a zusammen,
aber der Verlust von elastischer Energie kann reduziert werden.
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Mit
der ersten Ausführungsform
der Erfindung wird eine große
Schlagkraft bei hohen und niedrigen Drehgeschwindigkeiten erhalten,
wodurch ein Schlagbohrer mit hervorragenden Bohrfähigkeiten bereitgestellt
wird.
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Zweite Ausführungsform
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10 zeigt
eine zweite Ausführungsform der
Erfindung, in der eine Schlüsselfläche 105h an
einem Teil auf dem äußeren zylindrischen
Abschnitt 105b des zweiten Ritzelrads 105 vorgesehen
ist, der Drehstoppeinkerbungsabschnitt 101b an dem Hauptgehäuseabschnitt 101a vorgesehen
ist, und ein Zwischenraum 130b zwischen der Schlüsselfläche 105h und
dem Drehstoppeinkerbungsabschnitt 101b vorgesehen ist.
Als Ergebnis kann das zweite Ritzelrad 105 innerhalb eines
vorbestimmten Bereichs gedreht werden und auf dieselbe Weise wie
in der ersten Ausführungsform
betrieben werden.
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Dritte Ausführungsform
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11 zeigt
eine dritt Ausführungsform
der Erfindung, in der ein Vorsprung 105i an einem Teil
auf dem äußeren zylindrischen
Abschnitt 105b des zweiten Ritzelrads 105 vorgesehen
ist, eine Drehstoppnut 101c an dem Hauptgehäuseabschnitt 101 vorgesehen
ist, und ein Zwischenraum 130c zwischen dem Vorsprung 105i und
der Drehstoppnut 101c vorgesehen ist. Mit dieser Anordnung
kann das zweite Ritzelrad 105 innerhalb eines vorbestimmten
Bereichs gedreht werden, wodurch derselbe Effekt wie in der ersten
Ausführungsform
erzielt wird.
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Vierte Ausführungsform
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12 zeigt
eine vierte Ausführungsform der
Erfindung, in der der Vorsprung 105i an einem Teil auf
dem äußeren zylindrischen
Abschnitt 105b des zweiten Ritzelrads 105 vorgesehen
ist, die Drehstoppnut 101c an dem Hauptgehäuseabschnitt 101 vorgesehen
ist, ein elastischer Körper 131 zwischen dem
Vorsprung 105i und der Drehstoppnut 101c angeordnet
ist, und der Zwischenraum 130c zwischen dem Vorsprung 1051 und
der Drehstoppnut 101c vorgesehen ist. Mit dieser Anordnung
kann das zweite Ritzelrad 105 innerhalb eines vorbestimmten
Bereichs gedreht werden und der elastische Körper 131 verringert
zum Zeitpunkt der Drehung den Anschlag, sodass die Vibration auf
der Nut 101c verringet wird.
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Fünfte Ausführungsform
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13 zeigt
eine fünfte
Ausführungsform der
Erfindung, in der ein Drucklager 132a zwischen einem unteren
zylindrischen Abschnitt 105c des zweiten Ritzelrads 105 und
der Feder 120 vorgesehen ist. Zudem ist ein Drucklager 133b zwischen
der Feder 120 und einem Seitenwandabschnitt 122,
der sich von dem Hauptgehäuseabschnitt 101 erstreckt, vorgesehen.
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Mit
dieser Anordnung wird, selbst wenn das zweite Ritzelrad 105 gedreht
wird, eine Rollreibung mit der Feder 120 durch das Drucklager 132a verringert.
Ebenso wird, wenn das zweite Ritzelrad 105 in einem Zustand
mit Ausnahme des Drucklagers 133b gedreht wird, die Feder 120 zusammen
mit dem zweiten Ritzelrad 105 gedreht, aber eine Rollreibung mit
dem Seitenwandabschnitt 122 wird aufgrund des Vorhandenseins
des Drucklagers 133 verringert.
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Eines
oder beide Drucklager 132a und 133b können verwendet
werden. Ebenso kann das Drucklager 132a, 133b nur
mit einer Kugel verwendet werden. Mit dieser Anordnung kann die
Drehung des zweiten Ritzelrads 105 gleichmäßiger gemacht
werden.