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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Elektrowerkzeug und eine darin eingebaute Getriebeeinheit.
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Das Dokument
DE 100 38 920 A1 zeigt eine Kreissäge mit einer Kupplungsvorrichtung, die die rotierende Sägeblattwelle der Säge umgibt. Die Sägeblattwelle wird über eine Welle gedreht, die ein Ritzel am einen Ende aufweist. Die Kupplungsvorrichtung weist ein Kupplungszahnrad auf, das mit dem sich drehenden Ritzel in Eingriff kommt. Das Kupplungszahnrad ist an der Sägeblattwelle über eine Welleneinlegscheibe befestigt, die auf einer Seite mit einem Reibungsmaterial beschichtet ist. Ferner wird die Welleneinlegscheibe über Federeinlegscheiben an das Kupplungszahnrad gedrückt.
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In einem Elektrowerkzeug verursachen die Vibrationskraft infolge des Wechselstromes, ein Teilungsfehler und eine Exzentrizität von Zahnrädern oder dergleichen eine Rotationsfluktuation. Infolge der Rotationsfluktuation stoßen die Zahnflächen von Zahnrädern seitens der Antriebswelle und der Abtriebswelle wiederholt aneinander, wodurch Geräusch verursacht wird. Ferner erzeugt die Kollisionskraft zwischen den Zahnflächen eine Vibrationskraft, wodurch Geräusche an anderen Abschnitten als den Zahnradteilen erzeugt wird. Ein besonders lautes Geräusch wird infolge einer großen Stoßkraft erzeugt, da ein großes Drehmoment seitens der Antriebswelle während der anfänglichen Startperiode bereitgestellt wird.
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Um das oben beschriebene Problem zu vermeiden, wurde eine Verbesserung der Abmessungsgenauigkeit des Zahnrades oder des Designs der Form der Zahnfläche vorgeschlagen.
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JP H03-49883 A offenbart ein elastisches Element, das zur Kraftübertragung ausgelegt ist und zwischen einem Antriebszahnrad und einer Antriebswelle eingelegt ist. Allerdings kann das elastische Element zerdrückt werden und unwirksam werden, wenn eine übermäßige Last zwischen der Antriebswelle und dem Antriebszahnrad aufgebracht wird.
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Als weiteres Dokument ist die
EP 0 251 078 A2 bekannt, die eine elastische Wellenkupplung mit zwei, je mit Antrieb und Abtrieb verbindbaren metallischen Kupplungsteilen aufweist, bei der das Drehmoment zwischen diesen Kupplungsteilen über eine Anzahl von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden, elastischen Kupplungskörpern aus Gummi oder dergleichen übertragbar ist.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektrowerkzeug und eine Getriebeeinheit bereitzustellen, die in der Lage sind, das durch die Zahnräder erzeugte Geräusch zu vermindern und zu verhindern, dass eine übermäßige Last auf die Zahnräder aufgebracht wird, wodurch die Betriebslebensdauer verlängert wird.
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Diese und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch ein Elektrowerkzeug gelöst, umfassend ein Gehäuse, einen Motor, eine Getriebeeinheit und eine Drehwelle. Der Motor ist in dem Gehäuse vorgesehen und besitzt eine Antriebswelle. Die Getriebeeinheit ist in dem Gehäuse gelagert und ist durch die Antriebswelle angetrieben. Die Drehwelle ist drehbar in dem Gehäuse gelagert und ist durch die Getriebeeinheit angetrieben. Die Getriebeeinheit umfasst ein Zwischenelement und ein Zahnrad. Das Zwischenelement ist mit der Drehwelle kraftverbunden, wobei die Drehwelle und das Zwischenelement in Bezug zueinander rotieren, wenn eine eine vorbestimmte Last überschreitende Last zwischen der Drehwelle und dem Zwischenelement aufgebracht wird. Das Zwischenelement besitzt einen Anlagevorsprung. Das Zahnrad ist durch die Antriebswelle angetrieben und ist konzentrisch zu der Drehwelle vorgesehen und besitzt einen Umgebungsabschnitt, welcher das Zwischenelement umgibt und mit einem konvexen Abschnitt ausgestattet ist. Der Umgebungsabschnitt ist antreibend mit dem Zwischenelement verbunden, um die Drehwelle in Drehung zu versetzen. Der Anlagevorsprung ist mit dem konvexen Abschnitt in Anlage bringbar, wenn die Drehwelle und das Zahnrad in Bezug zueinander rotiert werden.
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Weiterhin wird eine Getriebeeinheit bereitgestellt, die eine Rotation eines Motors auf eine Drehwelle überträgt. Die Getriebeeinheit umfasst das Zwischenelement und das Zahnrad.
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Die Getriebeeinheit umfasst eine Drehwelle, ein Zahnrad und ein elastisches Element. Die Drehwelle ist drehbar in dem Gehäuse gelagert und besitzt einen Dämpferwandabschnitt. Das Zahnrad ist durch die Antriebswelle angetrieben und ist konzentrisch zu der Drehwelle vorgesehen und besitzt einen Umgebungsabschnitt, der den Dämpferwandabschnitt umgibt. Das elastische Element ist innerhalb des Umgebungsabschnitts vorgesehen und ist zwischen dem Dämpferwandabschnitt und dem Umgebungsabschnitt eingelegt, um das Zahnrad antreibend mit der Drehwelle zu verbinden.
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Das elastische Element kann eine Mehrzahl von Regionen in Kontakt mit der Dämpferwand und dem Umgebungsabschnitt aufweisen. Jede Region ist mit einer bogenartigen Form ausgestaltet.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen:
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1 ist eine seitliche Querschnittsansicht einer tragbaren Kreissäge, die ein Elektrowerkzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verkörpert;
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2 ist eine explosionsartige Perspektivansicht, die eine Getriebeeinheit zeigt, die in dem Elektrowerkzeug gemäß der ersten Ausführungsform eingesetzt ist;
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3 ist eine teilweise vergrößerte, seitliche Querschnittsansicht, welche die Getriebeeinheit gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
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4 ist eine entlang der Linie IV-IV in 3 geführte Schnittansicht;
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5 ist eine grafische Darstellung, die eine Charakteristik eines elastischen Elements zeigt, das in der Getriebeeinheit gemäß der ersten Ausführungsform eingesetzt ist;
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6 ist eine teilweise Schnittansicht eines Scheibenschleifers, der ein Elektrowerkzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verkörpert;
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7 ist eine Schnittansicht, die eine Getriebeeinheit zeigt, welche in dem Elektrowerkzeug gemäß der zweiten Ausführungsform eingesetzt wird;
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8 ist eine Schnittansicht, die eine Getriebeeinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 ist eine Schnittansicht, die eine Getriebeeinheit gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 ist eine Schnittansicht, die eine Getriebeeinheit gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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11 ist eine Schnittansicht, die eine Getriebeeinheit gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ein Elektrowerkzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 bis 5 beschrieben. Die erste Ausführungsform bezieht sich auf eine tragbare elektrische Kreissäge 1. Die Kreissäge 1 umfasst allgemein ein Gehäuse 2, einen Motor 3, einen Griff 2A, ein Sägeblatt 4, eine Sägeabdeckung 5, eine Basis 6 und einen Lüfter 7. Ein Lufteinlass 2a ist an einem Ende des Gehäuses 2 gebildet, um zu ermöglichen, dass das Innere und das Äußere des Gehäuses 2 miteinander kommunizieren. Der Griff 2A besitzt einen hohlen Abschnitt (nicht gezeigt), der integral mit dem Gehäuse 2 gekoppelt ist. Der Griff 2A besitzt einen Schalter (nicht gezeigt) zum Steuern des Motors 3. Der Motor 3 ist in dem Gehäuse 2 gelagert und besitzt eine Antriebswelle 3A zum Antreiben des Lüfters 7 und des Sägeblatts 4. Das Sägeblatt 4 ist konzentrisch an einer Spindel 11 (die später beschrieben wird) angebracht und ist nur in einer Schneidrichtung (Vorwärtsrichtung) drehbar. Die Sägeabdeckung 5 ist mit dem Gehäuse 2 verbunden und besitzt eine Form, welche die obere Hälfte des äußeren Umfangs des Sägeblatts 4 abdeckt. Ein Auslass 5a ist in der Sägeabdeckung 5 zum Ausstoßen von Luft gebildet, welche von dem Lüfter 7 strömt. Die Basis 6 ist mit dem Gehäuse 2 durch die Sägeabdeckung 5 verbunden und besitzt eine untere Fläche 6a, die sich gleitend auf einem zu schneidenden Werkstück bewegen kann. Ferner ist ein Öffnungsabschnitt (nicht gezeigt) an der Basis 6 gebildet, um dem Sägeblatt 4 zu ermöglichen, nach unten von der unteren Fläche 6a hervorzustehen. Der Lüfter 7 ist konzentrisch an der Antriebswelle 3A des Motors 3 befestigt. Die Rotation des Lüfters 7 erzeugt einen positiven Luftstrom, um den Motor 3 zu kühlen.
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Ein Ritzel 8, das ein Schrägstirnrad ist, ist fest an einem Ende der Antriebswelle 3A vorgesehen. Die Antriebswelle 3A und das Ritzel 8 sind drehbar in dem Gehäuse 2 und der Sägeabdeckung 5 durch ein Lager seitens des Lufteinlasses 2a des Gehäuses 2 bzw. ein erstes Wellenlager 9A, das an der Sägeabdeckung 5 vorgesehen ist, gelagert. Die sich parallel zu der Antriebswelle 3A erstreckende Spindel 11 ist drehbar an der Sägeabdeckung 5 durch ein zweites Wellenlager 9B und ein drittes Wellenlager 9C gelagert. Die Spindel 11 dient als Drehwelle zum Rotieren des Sägeblatts 4. Ein Zahnrad 10, das ein Schrägstirnrad ist, um kämmend mit dem Ritzel 8 in Eingriff zu sein, ist konzentrisch zu der Spindel 11 seitens des Gehäuses 2 vorgesehen. Ein Paar von Sägeblattbefestigungselementen 11C ist mit der Spindel 11 derart verbunden, um nicht in Bezug auf die Spindel 11 drehbar zu sein. Das Sägeblatt 4 ist fest zwischen den Sägeblattbefestigungselementen 11C gehalten.
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Eine Sicherheitsabdeckung 5A ist beweglich derart an der Sägeabdeckung 5 gelagert, um um eine Achse der Spindel 11 schwenkbar zu sein, so dass die Sicherheitsabdeckung 5A in die Sägeabdeckung 5 zurückziehbar ist. Die Sicherheitsabdeckung 5A besitzt eine Form, welche im wesentlichen die verbleibende Hälfte des äußeren Umfangs des Sägeblatts 4 abdeckt. Ein Vorspannelement (nicht gezeigt) wie eine Feder ist vorgesehen, um normalerweise die Sicherheitsabdeckung 5A aus der Sägeabdeckung 5 hervorstehen zu lassen, wie in 1 gezeigt, um normalerweise zu verhindern, dass die verbleibende Hälfte des äußeren Umfangs des Sägeblatts 4 zu der Atmosphäre freigelegt ist. Während des Schneidens kommt ein vorlaufender Randabschnitt der Sicherheitsabdeckung 5A (der vorlaufende Randabschnitt liegt in der Schneiderichtung auf der Vorderseite) in Kontakt mit einer Endfläche des zu schneidenden Werkstücks. Wenn in diesem Zustand die elektrische Kreissäge 1 gleitend in der Schneidrichtung auf dem Werkstück bewegt wird, wird die Sicherheitsabdeckung 5A schwenkend um die Achse der Spindel 11 entgegen der Vorspannkraft der Feder bewegt und innerhalb der Sägeabdeckung 5 aufgenommen, wodurch das Sägeblatt 4 zu der Atmosphäre an der unteren Fläche 6a der Basis 6 freigelegt wird.
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Eine Getriebeeinheit und die Spindel 11 sind in 2 gezeigt. Ein konkaver Abschnitt 10a ist an einer Seitenfläche des Zahnrades 10 gebildet. Der konkave Abschnitt 10a besitzt eine Tiefe, die sich in einer axialen Richtung des Zahnrades 10 erstreckt, und besitzt eine innere Umfangsfläche und eine untere Wand. Ein zentrales Loch 10b ist an der unteren Wand gebildet. Ein radial nach innen hervorstehender Abschnitt oder konvexer Abschnitt 10A erstreckt sich von der inneren Umfangsfläche des konkaven Abschnitts 10a. Der radial nach innen hervorstehende konvexe Abschnitt 10A umfasst ein erstes Paar konvexer Elemente 10A-1 und ein zweites Paar konvexer Elemente 10A-2, die voneinander in der Umfangsrichtung beabstandet sind, wodurch ein Spalt 10d und ein Raum 10c vorgesehen wird. Ferner ist das erste Paar konvexer Elemente 10A-1 auf diametral gegenüberliegenden Seiten, und das zweite Paar konvexer Elemente 10A-2 ist auf diametral gegenüberliegenden Seiten angeordnet. Das erste und das zweite Paar konvexer Elemente 10A-1, 10A-2 besitzen Dämpferkontaktflächen 10B, 10B, die dazwischen den Raum 10c definieren, und Anlageflächen 10C, 10C, die dazwischen den Spalt 10d definieren.
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Die Spindel 11 besitzt einen ersten Wellenabschnitt 11A und einen zweiten Wellenabschnitt 11B an einem Ende, dessen Durchmesser geringer ist als derjenige des ersten Wellenabschnitts 11A. Der erste Wellenabschnitt 11A ist durch das zentrale Loch 10b eingefügt. Der Innendurchmesser des zentralen Lochs 10b ist etwas größer als der Außendurchmesser des ersten Wellenabschnitts 11A.
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Eine Kupplung 12, die als Zwischenelement dient, ist in dem konkaven Abschnitt 10a positioniert und ist mit dem ersten Wellenabschnitt 11A, der in den konkaven Abschnitt 10a durch das zentrale Loch 10b hervorsteht, kraftverbunden. Die Kupplung 12 umfasst einen Basishülsenabschnitt, ein Paar von Dämpfervorsprüngen 12A und ein Paar von Anlagevorsprüngen 12C. Der Basishülsenabschnitt ist mit einer Bohrung 12a gebildet, um mit dem ersten Wellenabschnitt 11A verbunden zu werden. Das Paar von Dämpfervorsprüngen 12A steht radial nach außen von dem Basishülsenabschnitt hervor und ist auf diametral gegenüberliegenden Seiten davon angeordnet. Jeder Dämpfervorsprung 12A ist innerhalb des jeweiligen Raumes 10c positioniert und besitzt Dämpferkontaktflächen 12B.
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Das Paar von Anlagevorsprüngen 12C steht radial nach außen von dem Basishülsenabschnitt hervor und ist auf diametral gegenüberliegenden Seiten davon angeordnet. Die Vorsprünge 12B und 12C sind kreuzartig positioniert. Jeder Anlagevorsprung 12C ist innerhalb des jeweiligen Spalts 10d positioniert und mit dem konvexen Abschnitt 10A in Anlage bringbar. Somit ist jeder Anlagevorsprung 12C innerhalb des Spalts 10d beweglich, so dass eine relative Winkeldrehbewegung zwischen der Kupplung 12 und dem Zahnrad 10 innerhalb der Umfangslänge des Spalts 10d ausgeführt werden kann.
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Die Bohrung 12a der Kupplung 12 besitzt eine vorbestimmte Passtoleranz (0,017 mm bis 0,039 mm) in Bezug auf den Außendurchmesser des ersten Wellenabschnitts 11A. An der äußeren Oberfläche des ersten Wellenabschnitts 11A und der inneren Oberfläche der Bohrungen 12a wird vor dem Kraftverbinden ein Schleifen ausgeführt. Somit führt eine ausreichende Kraftverbindung zu einer Passung der Bohrung 12a mit dem ersten Wellenabschnitt 11A, wenn eine angemessene Last, die zu der vorbestimmten Passtoleranz konsistent ist, auf die Kupplung 12 aufgebracht wird. Dabei beträgt das Wellendrehmoment, das benötigt wird, um den Schlupf an dem kraftverbundenen Abschnitt zu verursachen, 30 Nm bis 50 Nm, was mehr als das Doppelte des maximalen Wellendrehmoments (etwa 15 Nm), welches durch den Motor 3 erzeugt wird, ist. Es ist zu beachten, dass die obigen Werte der Passtoleranz und des Wellendrehmoments lediglich ein Beispiel sind und geeignet in Übereinstimmung mit den Abmessungen des Sägeblatts 4 und der Leistung des Motors 3 eingestellt werden.
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Somit ist das Zahnrad 10 an einem Ende des ersten Wellenabschnitts 11A durch die Spindel 11 und die Kupplung 12 gehalten, wie in 3 gezeigt. Übrigens ist die Kupplung 12 nicht in eine Position gedrückt, um die untere Wand des Zahnrads 10 zwischen der Spindel 11 und der Kupplung 12 eng einzuklemmen, wenn die Kupplung 12 mit dem ersten Wellenabschnitt 11A kraftverbunden ist. Daher ist eine relative Winkelrotation zwischen dem Zahnrad 10 und der Spindel 11 erzielbar.
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Nachdem die Kupplung 12 mit dem Zahnrad 10 kraftverbunden worden ist, werden elastische Elemente 14 in den Räumen 10c vorgesehen, wie in 4 gezeigt. Das elastische Element 14 ist aus Gummi hergestellt, der Wärmewiderstandsfähigkeit und Ölwiderstandfähigkeit besitzt. Das elastische Element 14 besitzt einen im wesentlichen ellipsenartigen Querschnitt. Jeweils ein Satz elastischer Elemente 14B ist zwischen der Dämpferkontaktfläche 10B des ersten konvexen Elements 10A-1 und der Dämpferkontaktfläche 12B des Dämpfervorsprungs 12A eingelegt, und jeweils ein anderer Satz der elastischen Elemente 14A ist zwischen der Dämpferkontaktfläche 10B des zweiten konvexen Elements 10A-2 und der Dämpferkontaktfläche 12B des weiteren Dämpfervorsprungs 12A eingelegt.
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In anderen Worten ist der Dämpfervorsprung 12A sandwichartig zwischen den elastischen Elementen 14A und 14B in dem Raum 10c aufgenommen, so dass der Dämpfervorsprung 12A im wesentlichen in der Mitte des Raums 10c positioniert ist. Ferner ist der Anlagevorsprung 12C im Wesentlichen in der Mitte des Spalts 10d positioniert, wie in 4 gezeigt, mit dem dem Ergebnis, dass noch ein Spalt zwischen dem Vorsprung 12C und dem konvexen Abschnitt 10A verbleibt. Daher liegt der Anlagevorsprung 12C überhaupt nicht an dem konvexen Abschnitt 10A an, solange keine Last auf die Getriebeeinheit aufgebracht wird.
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Die elastischen Elemente 14 besitzen im wesentlichen dieselbe Form. Wie in 4 gezeigt, entsteht beim Einbauen der elastischen Elemente 14 in die Räume 10c ein symmetrischer Aufbau in Bezug auf eine diametrale Linie, die sich zwischen den Dämpfervorsprüngen 12A, 12A erstreckt, und in Bezug auf eine andere diametrale Linie, die sich zwischen den Anlagevorsprüngen 12C und 12C erstreckt. Nach dem Einbau der elastischen Elemente 14 in die Räume 10c berührt das elastische Element 14 nicht nur die Dämpferkontaktflächen 12B und 12B, sondern auch die äußere Umfangsfläche des Basishülsenabschnitts der Kupplung 12. Somit ist jedes elastische Element 14 zusammengedrückt und zwischen der Kupplung 12 und dem konkaven Abschnitt 10a des Zahnrades 10 gehalten. Da die Formen des konkaven Abschnitts 10a, der Kupplung 12 und der Spindel 11 symmetrisch in Bezug auf die diametralen Linien sind, und da alle elastischen Elemente 14 identische Formen besitzen, können die Kupplung 12, die Spindel 11 und das Zahnrad 10 konzentrisch zueinander ausgerichtet sein, solange die elastischen Elemente 14 zusammengedrückt in den Räumen 10c gehalten sind.
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Da ferner das elastische Element 14 zusammengedrückt zwischen dem konkaven Abschnitt 10a und der Kupplung 12 eingelegt ist, kann eine konzentrische Anordnung zwischen einer Rotationsachse des Zahnrades 10 und einer Rotationsachse der Spindel 11 aufrechterhalten werden, wodurch eine sanfte Rotation ohne jegliche Vibration ausgeführt wird.
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Eine Scheibe 13 ist an einem offenen Ende des konkaven Abschnitts 10a vorgesehen, um die elastischen Elemente 14 innerhalb des konkaven Abschnitts 10a zu halten. Die Scheibe 13 ist mit einem zentralen Loch 13a ausgeformt, durch welches der zweite Wellenabschnitt 11B sich erstreckt. In einem Zustand, in welchem die elastischen Elemente 14 eingebaut sind, wird die Scheibe 13 mit dem zweiten Wellenabschnitt 11B kraftverbunden. Das Loch 13a besitzt ebenso eine vorbestimmte Passtoleranz in Bezug auf den zweiten Wellenabschnitt 11B. Wenn somit die Scheibe 13 und der zweite Wellenabschnitt 11B miteinander an dem Loch 13a kraftverbunden sind, ist die Scheibe 13 fest mit der Spindel 11 verbunden. Mit dieser Struktur sind die Spindel 11 und das Zahnrad 10 integral rotierbar.
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Im Betrieb beginnt, wenn ein Arbeiter einen Schalter (nicht gezeigt) an der Kreissäge 1 einschaltet, der Motor 3 zu rotieren. Diese Rotation wird auf das Ritzel 8 und das Zahnrad 10 übertragen, um schließlich das Kreissageblatt 4 in Drehung zu versetzen, welches durch die mit dem Zahnrad 10 verbundene Spindel 11 gehalten und fixiert ist. Da das Zahnrad 10 und die Spindel 11 koaxial zueinander sind, kann eine Vibration zwischen der Spindel 11 und dem Zahnrad 10 infolge einer versetzten Beziehung dazwischen verhindert werden.
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Dabei rotiert das Zahnrad 10 im Uhrzeigersinn, wie in 4 gezeigt. Da das Kreissägeblatt 4 in einem stationären Zustand zu demjenigen Zeitpunkt ist, wenn der Schalter eingeschaltet wird, werden die Spindel 11, an welcher das Kreissägenblatt 4 befestigt ist, und die Kupplung 12, mit welcher die Spindel 11 kraftverbunden ist, in ihren gegenwärtigen stationären Positionen infolge des Trägheitsgesetzes gehalten. Da allerdings das elastische Element 14A zwischen der Dämpferkontaktfläche 10B des konvexen Abschnitts 10A und der Dämpferkontaktfläche 12B des Dämpfervorsprungs 12A eingelegt ist, wird das elastische Element 14A zwischen dem Dämpfervorsprung 12A und der Dämpferkontaktfläche 10B zusammengedrückt und verhindert, dass das Zahnrad 10 direkt mit der Kupplung 12 in Anlage kommt. Somit beginnt das Kreissägeblatt 4 sanft mit einem geringen Geräusch zu rotieren.
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Es wird ein Vergleich vorgenommen in Bezug auf ein Geräusch während des Startens zwischen einer elektrischen Kreissäge 1 gemäß der ersten Ausführungsform und einer herkömmlichen Kreissäge. Das Geräusch beim Starten der herkömmlichen Kreissäge betrug im Mittel 92 dB. Andererseits betrug das Geräusch beim Starten der Kreissäge 1 gemäß der ersten Ausführungsform 85 dB. Das heißt, es kann eine Verminderung des Geräuschpegels von 7 dB verwirklicht werden.
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Wenn die Kreissäge 1 beginnt, ein Werkzeug wie eine Holzplatte zu schneiden, wird eine Last auf das Kreissägeblatt 4 aufgebracht. Das Lastniveau hängt von der Qualität des Materials oder der Dicke des Werkstücks oder dergleichen ab. Ferner ist das Lastniveau nicht immer konstant, sondern kann in Abhängigkeit von der zu schneidenden Region schwanken. Diese Fluktuation der Last veranlasst die Spindel 11 und die Kupplung 12 in Bezug auf das Zahnrad 10 im Uhrzeigersinn oder entgegen des Uhrzeigersinns zu rotieren. Allerdings kann die durch die Fluktuation erzeugte Kraft in den elastischen Elementen 14A, 14B absorbiert werden, die zwischen der Kupplung 12 und dem Zahnrad 10 eingelegt sind. Daher beeinträchtigt die Lastfluktuation nicht die Rotation des Zahnrades 10. Dementsprechend tritt eine nachteilige Taumelbewegung zwischen dem Zahnrad 10 und dem Ritzel 8 nicht auf, wodurch Geräusch und Verformung beseitigt werden.
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Selbst während der normalen Rotationsdauer, bei der keine Last erzeugt wird, fluktuiert die Anzahl der Rotationen des Zahnrades 10 etwas infolge von durch den Wechselstrom erzeugten Vibrationen, eines Teilungsfehlers zwischen dem Zahnrad 10 und dem Ritzel 8, einer Exzentrizität oder dergleichen. Allerdings wird die durch die Fluktuation erzeugte Kraft ebenso in den elastischen Elementen 14 absorbiert, die zwischen der Kupplung 12 und dem Zahnrad 10 eingelegt sind. Daher tritt eine Übertragung der erzeugten Kraft auf die Spindel 11 und die Kupplung 12 nicht auf. Als Ergebnis hieraus führen die Spindel 11 und die Kupplung 12 eine stabile Rotation aus, bei welcher das Kreissägeblatt 4 als Schwungrad dient. Dies kann eine Vibration des Kreissägeblatts 4 vermeiden und hierdurch das durch die Vibration verursachte Geräusch begrenzen. In einigen Fällen kann ein Stoß infolge eines geringen Unterschieds der Drehzahl zwischen der Kupplung 12 und dem Zahnrad 10 erzeugt werden. Allerdings kann der Stoß in den elastischen Elementen 14 absorbiert werden, so dass der Stoß, der unkomfortabel für einen Benutzer sein könnte, während der normalen Rotationsdauer vermindert werden kann.
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Zum Stoppen des Betriebes der Kreissäge 1 wird der Schalter ausgeschaltet, wenn der Benutzer seine Hand von dem Schalter löst, und eine elektromagnetische Bremse wird an den Motor 3 angelegt. Diese elektromagnetische Bremse bringt eine Last auf das Ritzel 8 auf, so dass das Zahnrad 10 seine Rotation schnell stoppt. Allerdings veranlasst die Trägheitskraft des Kreissägeblatts 4 die Spindel 11 und die Kupplung 12 in Bezug auf das Zahnrad 10 im Uhrzeigersinn zu rotieren. Allerdings kann ein direktes Anliegen zwischen der Kupplung 12 und dem Zahnrad 10 verhindert werden, da das elastische Element 14B zwischen dem Dämpfervorsprung 12A und dem ersten Paar von konvexen Elementen 10A-1 eingelegt ist. Somit stoppt das Kreissägeblatt 4 die Rotation sanft ohne Erzeugung eines Stoßes oder dergleichen.
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Es kann einen Fall geben, in welchem die Rotation des Sägeblatts 4 unabsichtlich sofortig gestoppt wird. Ein solcher Fall tritt auf, falls das Kreissägeblatt 4 eng in das zu schneidende Werkstück während des Schneidvorgangs eingeklemmt wird, oder falls das zu schneidende Werkstück eine lokale Region mit hoher Härte besitzt. In solchen Fällen stoppen das Kreissägeblatt 4 und die Spindel 11 ihre Rotation, während das Ritzel 8 und das Zahnrad 10 gezwungen sind, zu rotieren, da das Ritzel 8 mit dem Motor 3 gekoppelt ist. Dabei werden die elastischen Elemente 14, die zwischen der Kupplung 12 und dem Zahnrad 10 eingelegt sind, durch die Zwängungskraft von dem konvexen Abschnitt 10A zusammengedrückt. Falls ein übermäßiger Druck auf die elastischen Elemente 14 aufgebracht wird, werden die elastischen Elemente 14 einer plastischen Verformung unterworfen und verlieren ihre Elastizität. Um die plastische Verformung zu vermeiden, kann die Relativrotation zwischen der Kupplung 12 und dem Zahnrad 10 innerhalb eines gegebenen Winkelrotationsbereichs durch das Anliegen zwischen dem Anlagevorsprung 12C der Kupplung 12 und dem konvexen Abschnitt 10A begrenzt werden. Somit ist eine übermäßige Verformung der elastischen Elemente 14 vermeidbar.
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Genauer gesagt, wenn der konvexe Abschnitt 10A des Zahnrades 10 in Anlage mit dem Anlagevorsprung 12C der Kupplung 12 gebracht wird, verhindert die Kupplung 12, dass das Zahnrad 10 weiter über den Anlagepunkt rotiert wird. Der konvexe Abschnitt 10A umfasst das erste Paar konvexer Elemente 10A-1 und das zweite Paar konvexer Elemente 10A-2, und der Anlagevorsprung 12C ist zwischen dem ersten und dem zweiten Paar konvexer Elemente 10A-1 und 10A-2 eingelegt, der Vorsprung 12C kann an dem konvexen Abschnitt 10A anliegen, ungeachtet der Rotationsrichtung.
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Selbst wenn das Kreissägeblatt 4 sofort gestoppt wird, wird das Zahnrad 10 gezwungen, in einem Zustand zu rotieren, in welchem die Spindel 11 und die Kupplung 12 gestoppt worden sind. Daher wird das elastische Element 14A, das zwischen dem Dämpfervorsprung 12A und dem zweiten Paar konvexer Elemente 10A-2 eingelegt ist, zusammengedrückt, um dem ersten Paar konvexer Elemente 10A-1 zu ermöglichen, in Anlage mit dem Anlagevorsprung 12C gebracht zu werden. Nach der Anlage werden das Zahnrad 10 und die Kupplung 12 gezwungen, integral miteinander zu rotieren. Falls dabei eine Reaktionskraft, die beim Stoppen der Rotation des Kreissägeblatts 4 erzeugt wird, nicht vermindert worden ist, wird die Reaktionskraft direkt auf den Motor 3 über das Ritzel 8 und das Zahnrad 10 übertragen. Daher gibt es eine Gefahr des Brechens oder dergleichen des Motors 3. Allerdings ist ein solches Brechen des Motors 3 aus folgendem Grund vermeidbar.
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Wie oben beschrieben ist die Kupplung 12 mit dem ersten Wellenabschnitt 11A der Spindel 11 nur kraftverbunden und kann in Bezug auf die Spindel 11 rotieren, falls ein Wellendrehmoment von mehr als einem vorbestimmten Wellendrehmoment (von 30 Nm bis 50 Nm) aufgebracht wird. Eine Reaktionskraft von nicht weniger als 50 Nm wird zwischen der Spindel 11 und dem Zahnrad 10 aufgebracht, wenn die Rotation des Kreissägeblatts 4 plötzlich gestoppt wird. Dementsprechend tritt in diesem Fall ein Schlupf zwischen der Kupplung 12 und der Spindel 11 auf. Somit werden, selbst wenn das Kreissägeblatt 4 und die Spindel 11 ihre Rotation stoppen, das Zahnrad 10 und die Kupplung 12 für eine vorgegebene Zeitdauer rotiert, und zwar aufgrund des Schlupfes, der zwischen der Kupplung 12 und der Spindel 11 erzeugt wird, wobei eine Reibungskraft an der Kraftverbindungsregion erzeugt wird. Daher kann eine das Wellendrehmoment begleitende Energie kontinuierlich durch die Reibungskraft absorbiert werden, solange das auf das Zahnrad 10 durch das Ritzel 8 aufgebrachte Wellendrehmoment größer ist als ein Wellendrehmoment, das zum Vorsehen einer Schlupfrotation der Kupplung 12 in Bezug auf die Spindel 11 erforderlich ist. Als Ergebnis hieraus wird, selbst wenn das Kreissägeblatt 4 plötzlich gestoppt wird, keine übermäßige Last auf den Motor 3 aufgebracht. Ferner ist eine Beeinträchtigung der elastischen Elemente 14 vermeidbar.
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Bei dem elastischen Element 14 gemäß der ersten Ausführungsform sind Abschnitte, welche die Dämpferkontaktflächen 10B und 12B berühren, mit einer bogenartigen Form ausgebildet. Daher ist, wenn keine Last aufgebracht wird, eine Kontaktfläche des elastischen Elements 14 mit den Flächen 10B und 12B sehr klein. Allerdings wird die Kontaktfläche erhöht, sobald eine Last aufgebracht wird, um die elastischen Elemente 14 zusammenzudrücken.
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Die Beziehung zwischen dem Rotationswinkel und dem Drehmoment ist in 5 dargestellt, in welcher eine durchgezogene Linie eine Charakteristik eines Gummis A darstellt, der gemäß dem elastischen Element 14 der ersten Ausführungsform ist. Eine strichpunktierte Linie stellt eine Charakteristik eines Vergleichsgummis B dar, der aus demselben Material hergestellt ist wie der Gummi A, jedoch eine rechteckige, volle Form besitzt, so dass eine ebene Fläche in Kontakt mit den Dämpferkontaktflächen 10B, 12B ist. Die doppeltstrichpunktierte Linie stellt eine Charakteristik eines Gummis C dar, der eine identische Form wie der Gummi B besitzt, jedoch aus einem Material hergestellt ist, das eine Federkonstante besitzt, die niedriger ist als diejenige der Gummis A und B.
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Die Beziehung zwischen der Veränderung des Rotationswinkels in Abhängigkeit von einem Kompressionsbetrag der elastischen Elemente 14 und das für die Veränderung erforderliche Wellendrehmoment wurden in Bezug auf diese Gummis A, B und C untersucht. Der Gummi A stellte das geringste Drehmoment in dem kleinen Winkelbereich bereit, beispielsweise in dem Bereich von nicht mehr als 6°. Allerdings nahm das Wellendrehmoment des Gummis A schnell bei einer Zunahme des Winkels zu. Es gibt im wesentlichen kein Unterschied zwischen dem Gummi A und dem Gummi B im Hinblick auf das Wellendrehmoment in der Nähe des Winkels von 15°.
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Es ist anhand des Diagramms ersichtlich, dass der Gummi A ausreichend bei Aufbringung eines niedrigen Wellendrehmoments zusammengedrückt werden kann, und bei Aufbringung eines hohen Drehmoments nicht übermäßig zusammengedrückt wird. Wenn er als elastisches Element 14 eingesetzt wird, absorbiert der Gummi A ausreichend einen mit einer geringen Vibration verbundenen Stoß und ferner kann der Gummi A ebenso den großen Stoß absorbieren. Das heißt, das elastische Element 14 kann wirksam verhindern, dass der Stoß in der Niederdrehmomentregion, der in dem Kreissägeblatt 4 erzeugt wird, auf das Zahnrad 10 und das Ritzel 8 übertragen wird. Ferner kann das elastische Element 14 wirksam die Stoßkraft in der Hochdrehmomentregion absorbieren. Somit kann die Kreissäge 1 bei geringer Vibration, ein geringes Geräusch und eine verlängerte Nutzlebensdauer bereitstellen.
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Weiterhin ist die Umfangsfläche des elastischen Elements 14 mit einer gekrümmten Form aufgebaut. Dementsprechend sind vier Spalte in der Nähe des Basisendes und dem radial äußersten Ende des Dämpfervorsprungs 12A und des Basisendes und des radial innersten Endes des konvexen Abschnitts 10A vorgesehen. Das heißt, vier Spalte sind um jedes elastische Element 14 herum verteilt. Wenn der Stoß auf das elastische Element 14 aufgebracht wird, verändert das elastische Element 14 seine Form, um den Stoß zu absorbieren. Falls das elastische Element 14 vollständig in den Raum 10c ohne Spalte um das elastische Element 14 gefüllt ist, kann das elastische Element 14 seine Form nicht verändern, und daher kann die Schockabsorptionsfunktion vermindert sein.
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Falls ferner kein Spalt um das elastische Element 14 vorgesehen ist, besteht die Möglichkeit, dass ein kleiner Teil des elastischen Elements 14 in einen kleinen Spalt zwischen der Kupplung 12 und dem konkaven Abschnitt 10a als Ergebnis der Zusammendrückung eindringen kann. Das heißt, der kleine Teil kann zwischen die Kupplung 12 und das Zahnrad 10 geschoben werden. In diesem Falle besteht die Möglichkeit, dass die Kupplung 12 und das Zahnrad 10 miteinander durch den geschobenen kleinen Abschnitt gekoppelt werden, um die Bewegung der Kupplung 12 und des elastischen Elements 14 innerhalb des konkaven Abschnitts 10a zu verhindern, was eine Fehlfunktion entstehen lässt. Ferner besteht die Möglichkeit, dass das elastische Element 14 übermäßig infolge des Auftretens des unerwünschten Schiebens verformt wird, was die Betriebslebensdauer des elastischen Elements 14 verkürzt.
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Um dieses Problem zu vermeiden sind die Abmessungen und die Form des Raums 10c und des elastischen Elements 14 derart ausgelegt, dass der Raum 10c annähernd in einem Zustand gefüllt ist, in welchem das elastische Element 14 am meisten zusammengedrückt ist, das heißt wenn das Anliegen zwischen dem Anlagevorsprung 12C und dem konvexen Abschnitt 10A auftritt. Genauer gesagt ist die Krümmung des elastischen Elements 14 derart ausgelegt, dass die Querschnittsfläche des elastischen Elements 14 entlang einer Ebene senkrecht zu der Achse der Spindel 11 gleich einem schmalsten Raum ist, der durch den konkaven Abschnitt 10a und die Kupplung 12 umgeben ist, wenn der Anlagevorsprung 12C den konvexen Abschnitt 10A berührt. Mit dieser Konfiguration füllt, wenn das elastische Element 14 maximal zusammengerückt ist, das elastische Element 14 nur die Räume 10c aus, wodurch das unerwünschte Schieben des elastischen Elements 14 zwischen den konkaven Abschnitt 10a und die Kupplung 12 vermindert oder vermieden wird.
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Als nächstes werden ein Elektrowerkzeug und eine darin eingebaute Getriebeeinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben. Die zweite Ausführungsform bezieht sich auf einen Scheibenschleifer 101. Ein Scheibenschleifer 101 umfasst allgemein ein Gehäuse 102, einen Motor 103, ein Schleifstein 104, eine Abdeckung 105 und einen Lüfter 107. Das Gehäuse 102 enthält und lagert den Motor 103, der eine Antriebswelle 103A besitzt. Der Schleifstein 104 wird antreibend durch den Motor 103 in Drehung versetzt. Das Gehäuse 102 umfasst einen Schalter (nicht gezeigt) zum Steuern des Antriebs des Motors 103. Der Schleifstein 104 ist mit einer Spindel 111 (die später beschrieben wird) verbunden und ist nur in einer Schneidrichtung (Vorwärtsrichtung) rotierbar. Die Abdeckung 105 ist mit dem Gehäuse 102 verbunden und besitzt eine Form, welche die obere Hälfte des äußeren Umfangs des Schleifsteins 104 abdeckt. Der Lüfter 107 ist an der Antriebswelle 103A des Motors 103 befestigt und erzeugt einen Luftstrom, um den Motor 103 zu kühlen.
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Ein Ritzel 108, das ein Schrägstirnrad ist, ist an einem der Antriebswelle 103A vorgesehen. Die Antriebswelle 103A ist drehbar an dem Gehäuse 102 durch ein erstes Wellenlager 109A gelagert. Eine Spindel 111, die sich senkrecht zu der Antriebswelle 103A erstreckt und als Drehwelle dient, ist drehbar an dem Gehäuse 101 durch ein zweites Wellenlager 109B und ein drittes Wellenlager 109C gelagert. Der Schleifstein 104 ist konzentrisch an der Spindel 111 befestigt. Ein Zahnrad 110, das ein Schrägstirnrad ist, ist konzentrisch zu der Spindel 111 in einer dem Schleifstein 104 gegenüberliegenden Position vorgesehen. Das Zahnrad 110 ist kämmend mit dem Ritzel 108 in Eingriff. Ein Paar von Befestigungselementen 111C ist integral mit der Rotation der Spindel 111 rotierbar. Der Schleifstein 104 ist lösbar zwischen dem Paar von Befestigungselementen 111C gehalten.
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Die Inertialmasse des in dem Scheibenschleifer 101 eingesetzten Schleifsteins 104 ist geringer als diejenige des Kreissägeblatts 4, das in die Kreissäge 1 gemäß der ersten Ausführungsform eingesetzt ist. Daher ist der Stoß infolge der Inertialkraft (Trägheitskraft) des Schleifsteins 104 bei einer Rotation geringer als derjenige in der ersten Ausführungsform, und die auf das Zahnrad 110 oder dergleichen aufgebrachte Last wird dementsprechend gering. Wenn der Schalter nach einer Rotation des Zahnrades 110 im Uhrzeigersinn ausgeschaltet wird, wird eine mit dem Schleifstein 104 gekoppelte Kupplung 112 gezwungen, im Uhrzeigersinn in Bezug auf das Zahnrad 110 rotiert zu werden. Da allerdings die Trägheitsmasse des Schleifsteins 104 gering ist, kann der Stoß in den elastischen Elementen 114A absorbiert werden, obgleich die Abmessungen der elastischen Elemente 114A gering sind.
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In diesem Falle können verbleibende elastischen Elemente 114B eine vergrößerte Abmessung besitzen. Mit dieser Anordnung kann, wenn das Zahnrad 110 gezwungen wird, im Uhrzeigersinn in Bezug auf die Kupplung 112 infolge der Aufbringung einer größeren Last auf den Schleifstein 104 zu rotieren, ein größerer Stoß ausreichend in den großen elastischen Elementen 114B absorbiert werden. Der Schlupf zwischen der Kupplung 112 und der Spindel 111 oder die Konfiguration der Getriebeeinheit sind im wesentlichen dieselben wie diejenigen in der ersten Ausführungsform, und daher wird eine Beschreibung derselben weggelassen.
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Eine Getriebeeinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 8 gezeigt. Die Getriebeeinheit 200 besitzt eine einfachere Struktur als die erste und die zweite Ausführungsform. Das heißt, das elastische Element 214 umfasst nur ein Paar elastischer Elemente 214A und 214B. Ferner umfasst eine mit einem Abschnitt 211A der Spindel gekoppelte Kupplung 212 einen einzelnen Dämpfervorsprung 212A und einen einzelnen Anlagevorsprung 212C, der auf einer diametral gegenüberliegenden Seite des Dämpfervorsprungs 212A vorgesehen ist. Wände 210A entsprechen den konvexen Abschnitten 10A und 110A in den vorhergehenden Ausführungsformen. In dem Falle, in welchem die Trägheitsmasse des rotierenden Elements wie einem Kreissägeblatt und einem Schleifstein gering ist, oder die Anzahl von Rotationen des rotierenden Elements gering ist, ist das Niveau der auf die Getriebeeinheit 200 aufgebrachten Last gering, so dass die Getriebeeinheit 200 die gewünschte Wirkung selbst bei einer verminderten Anzahl elastischer Elemente 214 erzielen kann.
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Eine Getriebeeinheit 300 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 9 gezeigt. Die Getriebeeinheit 300 umfasst eine Kupplung 312, die mit einem Paar von Dämpfervorsprüngen 312A ausgestattet ist. Die Dämpfervorsprünge 312A dienen ebenso als Anlagevorsprünge 312C, die an konvexen Abschnitten 310A entsprechend den konvexen Abschnitten 10A, 110A und der Wand 210A in den vorhergehenden Ausführungsformen in Anlage bringbar sind.
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Mit dieser Anordnung wird die Struktur vereinfacht, und es kann dieselbe Wirkung wie in der ersten und zweiten Ausführungsform erzielt werden. Ferner ist in der Getriebeeinheit 300 der konvexe Abschnitt 310A in einer Position vorgesehen, die nur auf einer Seite des Dämpfervorsprungs 312A in Anlage bringbar ist.
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Diese Anordnung ist dahingehend vorteilhaft, dass der konvexe Abschnitt 310A zum Zwecke des Aufnehmens einer größeren Lastaufbringung nur in einer Richtung, um das elastische Element 314A zu schützen, und zum Ausführen eines nachfolgenden Schlupfes zwischen einem ersten Wellenabschnitt 311A und der Kupplung 312 vorgesehen ist, während eine geringere Lastaufbringung nur in der entgegengesetzten Richtung direkt durch das elastische Element 314B absorbiert wird.
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Eine Getriebeeinheit 400 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 10 gezeigt. Die Getriebeeinheit 400 umfasst ein Zahnrad 410, das mit einem konkaven Abschnitt 410a gebildet ist, dessen Kontur durch eine Wand 410B definiert ist. Die Wand 410B umfasst eine erste ebene Wand 410B-1 und eine zweite ebene Wand 410B-2, die sich senkrecht hierzu erstreckt. Ein Paar konvexer Abschnitte 410A erstreckt sich radial nach innen von der Wand 410B. Eine Kupplung 412 ist mit einem ersten Wellenabschnitt 411A einer Spindel kraftverbunden. Die Kupplung 412 besitzt ein Paar radial äußerer Vorsprünge 412A, die jeweils mit einem Paar ausgeschnittener Abschnitte gebildet sind, die eine erste ebene Fläche 412B-1 und eine sich senkrecht hierzu erstreckende, zweite ebene Fläche 412B-2 besitzen.
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Ein längliches elastisches Element 414 ist zwischen der ersten ebenen Fläche 412B-1 der Kupplung 412 und der ersten ebenen Wand 410B-1 des Zahnrades 410 vorgesehen. Das längliche elastische Element 414 ist ebenso zwischen der zweiten ebenen Fläche 412B-2 der Kupplung 412 und der zweiten ebenen Wand 410B-2 des Zahnrades 410 vorgesehen.
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Wenn die Kupplung 412 im Uhrzeigersinn in Bezug auf das Zahnrad 410 rotiert, wird das längliche elastische Element 414 sandwichartig zwischen der ersten ebenen Fläche 412B-1 und der ersten ebenen Wand 410B-1 aufgenommen, um den Stoß zu absorbieren. Wenn andererseits die Kupplung 412 entgegen des Uhrzeigersinns in Bezug auf das Zahnrad 410 rotiert wird, wird das längliche elastische Element 414 sandwichartig zwischen der zweiten ebenen Fläche 412B-2 und der zweiten ebenen Wand 410B-2 aufgenommen, um den Stoß zu absorbieren. Das heißt, das längliche elastische Element 414 wird in seiner Längsrichtung oder einer Richtung senkrecht hierzu in Abhängigkeit von der Rotationsrichtung zusammengedrückt. Als Ergebnis hieraus kann eine plastische Verformung des elastischen Elements 414 infolge seiner Zusammendrückung in nur einer Richtung vermieden werden.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird eine übermäßige Last durch den Schlupf zwischen der als Zwischenelement dienenden Kupplung und der als Drehwelle dienenden Spindel absorbiert. Allerdings kann eine Einheit zum Absorbieren einer übermäßigen Last außerhalb der Getriebeeinheit vorgesehen sein. Alternativ kann in einem Falle, in welchem eine übermäßige Last nicht erzeugt wird, die Kupplung weggelassen werden, und Abschnitte, die zu dem Dämpfervorsprung und dem Anlagevorsprung äquivalent sind, können direkt an einer Spindel 511 vorgesehen sein, wie in 11 gezeigt. Im letzteren Falle ist der konkave Abschnitt des Zahnrads 10 mit einem konvexen Abschnitt 10A gebildet, und die elastischen Elemente 14, welche eine bogenartige Kontur besitzen, sind in dem konkaven Abschnitt wie in der ersten Ausführungsform aufgenommen. Mit dieser Konfiguration kann der zwischen der Drehwelle und dem Zahnrad 10 erzeugte Stoß mittels des elastischen Elements 14 absorbiert werden. Ferner können im Falle, dass eine übermäßige Last aufgebracht wird, der Vorsprung und der konvexe Abschnitt 10A verhindern, dass das elastische Element 14 übermäßig verformt wird, um dessen plastische Verformung zu vermeiden.
