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Aufgabe der Erfindung
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Handwerkzeugmaschine
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Die
Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine mit einer von einem
Motor angetriebenen, eine Rotationsachse aufweisenden Antriebswelle
für den
Antrieb eines in der Handwerkzeugmaschine angeordneten Werkzeugs
und mit einer Kupplung in der Antriebswelle. Die Kupplung weist
ein erstes Kupplungselement mit mehreren rotationssymmetrisch versetzt
angeordneten Axialausnehmungen, die eine die Rotationsachse schneidende,
auf einem Radius angeordnete Symmetrieachse aufweisen, und ein zweites
Kupplungselement mit mehreren rotationssymmetrisch versetzt angeordneten,
eine Nockensymmetrieachse aufweisenden Axialnocken sowie mit einer
Radialachse auf. Die Axialnocken des zweiten Kupplungselementes
sind über
eine Kontaktfläche
mit den Axialausnehmungen des ersten Kupplungselementes drehmomentübertragend
kuppelbar.
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Bei
Handwerkzeugmaschinen, wie z. B. Meissel- oder Bohrhämmern, ist
eine Kupplung für das
Ab- und Zuschalten eines Schlagwerks vorgesehen. Soll beispielsweise
mit einem Bohrhammer ein Bohrloch nur mit einem drehenden Antrieb
eines in der Handwerkzeugmaschine eingespannten Werkzeuges erfolgen,
werden über
einen Hebelmechanismus die Kupplungselemente axial zueinander verschoben
und somit der Kraftfluss vom Motor zum Schlagwerk unterbrochen,
so dass der Motor nur noch den Drehantrieb der Handwerkzeugmaschine antreibt.
Zum erneuten Zuschalten des Schlagwerks wird der Hebelmechanismus
wieder betätigt,
wobei die Axialnocken mit den Axialausnehmungen drehmomentübertragend
gekuppelt werden. Zum Einrasten der Axialnocken während des
Schaltvorgangs in den Axialausnehmungen ist ein gewisses Spiel in Drehkraftrichtung
erforderlich, damit die Teile nicht klemmen. Eine derartige Handwerkzeugmaschine
ist beispielsweise aus der
US
3,430,709 bekannt.
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Nachteilig
an der bekannten Lösung
ist, dass die Axialnocke beim Zuschalten des Schlagwerks mit einer
radial äusseren
Kante der Axialausnehmung schlagartig in Anlage kommt. In diesem
Bereich tritt zumeist eine erhöhte
Kerbwirkung auf, was bereits nach einer kurzen Nutzungsdauer des
Gerätes
zu deutlichen Verschleissspuren führt. Dieser Verschleiss kann
zu einem vorzeitigen Ausfall der Kupplung und somit der Handwerkzeugmaschine
führen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Handwerkzeugmaschine mit einer Kupplung
zu schaffen, wobei die Kupplung eine hohe Gebrauchsdauer aufweist
und daher der Aufwand zur Wartung der Handwerkzeugmaschine reduziert
ist.
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Die
Aufgabe ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.
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Gemäss der Erfindung
ist die Nockensymmetrieachse einer jeden Axialnocke in einer Umfangsrichtung
mit gleichem Abstand zur Rotationsachse angeordnet.
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Da
die Nockensymmetrieachse einer jeden Axialnocke zu einem sich von
der Rotationsachse erstreckenden Radius inkongruent, d. h. nicht
deckungsgleich beziehungsweise nicht koaxial, ist, erstreckt sich
die Kontaktfläche
zwischen der Axialausnehmung des ersten Kupplungselementes und der Axialnocke
des zweiten Kupplungselementes im eingekuppelten Zustand der Kupplungselemente
ausschliesslich über
einen radial inneren Bereich der Axialausnehmung. Dadurch berührt die
Randfläche der
Axialnocke, welche die Kraft im eingekuppelten Zustand der Kupplung
von dem zweiten Kupplungselement auf das erste Kupplungselement überträgt, beabstandet
zu dem radial äusseren
Bereich der Axialausnehmung deren Wandung. Zum Einrasten der Axialnocken
während
des Schaltvorgangs in den Axialausnehmungen ist ein gewisses Spiel
in Drehkraftrichtung vorgesehen, damit die Teile nicht klemmen.
Im nahezu neuwertigen Zustand der Kupplung findet zuerst ein im
Wesentlichen linienförmiger
Kontakt statt, der sich aufgrund der vorhandenen Flächenpressung
mit der Zeit zu einem flächigen
Kontakt ausbildet. Da im radial inneren Bereich der Axialausnehmung
mehr Material des ersten Kupplungselementes als im radial äusseren
Bereich zur Verfügung
steht, können
die auftretenden Kräfte
sicher übernommen
werden. Die Gebrauchsdauer und damit die mögliche Anzahl der Schaltzyklen
der Kupplung sind gegenüber
den Handwerkzeugmaschinen mit bekannten Kupplungen wesentlich erhöht.
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Vorteilhaft
weist die Axialausnehmung eine axial orientierte Höhe, eine
radial orientierte Länge sowie
eine zu diesen senkrecht orientierte Breite auf, wobei die die Breite
der Axialausnehmung begrenzenden Ausnehmungswandabschnitte parallel
zur Ausnehmungsachse angeordnet sind. Mit dieser Ausgestaltung der
Axialausnehmung wird eine vorteilhafte Einleitung der auftretenden
Kräfte
in das erste Kupplungselement gewährleistet.
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Vorteilhaft
weist die Axialnocke eine axial orientierte Höhe, eine von radial innen nach
radial aussen orientierte Länge
sowie eine zu diesen senkrecht orientierte Breite auf, wobei die
die Breite der Axialnocke begrenzenden Nockenwandabschnitte parallel zur
Radialachse angeordnet sind. Mit dieser unrunden Ausgestaltung der
Axialnocke wird eine vorteilhafte Einleitung der auftretenden Kräfte in das
erste, die Axialausnehmung aufweisende Kupplungselement gewährleistet.
Unter einer unrunden Axialnocke wird in diesem Zusammenhang eine
Axialnocke verstanden, die im Axialquerschnitt keine kreisförmige Ausgestaltung
aufweist. Die Axialnocke weist im Axialquerschnitt eine, gegebenenfalls
mit abgerundeten Kanten versehene, polygonale oder ovale Ausgestaltung
auf.
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Vorzugsweise
ist die Nockensymmetrieachse parallel versetzt zu einem von der
Rotationsachse ausgehenden Radius angeordnet, wobei der Versatz in
Umfangsrichtung beziehungsweise in Drehkraftrichtung der Antriebswelle
vorgesehen ist. Durch diese Anordnung wird gewährleistet, dass die Kontaktfläche zwischen
der Axialnocke und der Axialausnehmung im eingekuppelten Zustand
der Kupplungselemente im radial inneren Bereich der Axialausnehmung
zu liegen kommt. Alternativ kann die Nockensymmetrieachse winklig
zu dem entsprechenden Radius verlaufend angeordnet sein.
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Bevorzugt
ist die Nockensymmetrieachse um 0.05 nun bis 1 mm versetzt zu dem
Radius angeordnet. Besonders vorteilhaft ist die Nockensymmetrieachse
der Axialnocke um 0.1 mm bis 0.5 mm versetzt zu dem Radius angeordnet.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 Eine
Handwerkzeugmaschine in der Seitenansicht mit partieller Schnittdarstellung;
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2 ein
zweites Kupplungselement in der Aufsicht;
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3 einen
Schnitt durch das zweite Kupplungselement entlang der Linie III-III
in 2;
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4 eine
Axialnocke in Detaildarstellung gem. Detail IV in 2;
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5 ein
erstes Kupplungselement in der Aufsicht;
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6 einen
Schnitt durch das erste Kupplungselement entlang der Linie VI-VI
in 5;
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7 eine
schematische Darstellung einer Axialnocke und einer Axialausnehmung
im gekuppelten Zustand.
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Grundsätzlich sind
in den Figuren gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In der 1 ist ein Bohrhammer als Handwerkzeugmaschine 11 mit
Schlagwerk 21 dargestellt, das eine Werkzeugaufnahme 15 für ein Werkzeug 20 aufweist.
Die Handwerkzeugmaschine 11 kann das Werkzeug 20 drehend
und schlagend oder nur drehend antreiben.
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Eine
Abtriebswelle 12 des Motors 13 erzeugt über ein
erstes Getriebe 14 den Drehantrieb für das Werkzeug. Über ein
zweites Getriebe 16 wird eine zweiteilige, eine Rotationsachse
R aufweisende Antriebswelle 17 von der Abtriebswelle 12 des
Motors 13 angetrieben, die eine Exzenterscheibe 18 mit
einem Exzenterzapfen 19 aufweist. An dem Exzenterzapfen 19 ist
eine Pleuelstange 22 vorgesehen, die an einem anderen Ende
mit einem Erregerkolben 23 des Schlagwerks 21 für einen
hin- und hergehenden Antrieb desselben verbunden ist.
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In
der Antriebswelle 17 ist eine Kupplung 30 zum
Ab- und Zuschalten des Schlagwerks 21 vorgesehen, die ein
erstes Kupplungselement 31 und ein zweites Kupplungselement 41 aufweist. Über einen Hebel 26 ist
das zweite Kupplungselement 41 gegen eine Feder 27 axial
verschieblich.
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Das
zweite Kupplungselement 41 ist im Detail in den 2 bis 4 dargestellt.
Das zweite Kupplungselement 41 weist drei um eine Rotationsachse
R der Antriebswelle 17 und somit der Kupplung 30 rotationssymmetrisch
versetzt angeordnete, eine Nockensymmetrieachse 44 aufweisende
Axialnocken 42 auf. Von der Rotationsachse R erstrecken sich
in einer dreizähligen
Rotationssymmetrie drei Radien 43, die jeweils um 120° versetzt
zueinander angeordnet sind. Die Nockensymmetrieachse 44 ist in
Drehkraftrichtung D der Antriebswelle 17 um einen Versatz
V von 0.2 mm parallel versetzt zu dem Radius 43 angeordnet,
so dass die Nockensymmetrieachse 44 einer jeden Axialnocke 42 in
einer Umfangrichtung mit gleichem Abstand zur Rotationsachse R angeordnet
ist. Die Nockensymmetrieachse 44 und der entsprechende
Radius 43 verlaufen inkongruent zueinander. Die Axialnocken 42 weisen
jeweils eine axial orientierte Höhe
H, eine radial orientierte Länge
L sowie eine zu diesen senkrecht orientierte Breite B auf, wobei
die die Breite B der Axialnocke 42 begrenzenden Nockenwandabschnitte 45 parallel
zur Nockensymmetrieachse 44 und in diesem Beispiel auch
parallel zum Radius 43 angeordnet sind. Die beiden radial
innen liegenden Axialkanten jeder Axialnocke 42 sind jeweils
abgerundet. Jede Axialnocke 42 weist an einem axialen Ende 46 bereichsweise eine
zweite Spiralfläche 47 mit
einer Steigung von 1 mm bis 5 mm, vorteilhaft von 2 mm auf. Die Übergangslinie 48 von
der zweiten Spiralfläche 47 in
eine radial zur Rotationsachse R verlaufende Endfläche 49 des
axialen Endes 46 schliesst mit der Radialachse 43 einen
Winkel U von 2° bis
10°, vorteilhaft
von 5° ein.
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In
den 5 und 6 ist das erste Kupplungselement 31 dargestellt.
Das erste Kupplungselement 31 weist drei um eine Rotationsachse
R der Antriebswelle 17 und somit der Kupplung 30 rotationssymmetrisch
versetzt angeordnete Axialausnehmungen 32 auf, die die
Rotationsachse R schneidende und auf einem Radius angeordnete Symmetrieachse 33 aufweisen.
Die Symmetrieachsen 33 sind jeweils um 120° versetzt
zueinander angeordnet. Die Axialausnehmungen 32 weisen
jeweils eine axial orientierte Tiefe T, eine radial orientierte
Länge M
sowie eine zu diesen senkrecht orientierte Breite C auf, wobei die
die Breite C der Axialausnehmung 42 begrenzenden Ausnehmungswandabschnitte 45 parallel
zur Symmetrieachse 33 angeordnet sind. Das erste Kupplungselement 31 weist
benachbart zu den Axialausnehmungen 32 an einer axialen
Endfläche 36 jeweils
eine sich ausgehend von der Symmetrieachse 33 über einen
Winkelbereich W von 40° bis 90°, vorteilhaft
von 75° erstreckende
erste Spiralfläche 37 auf.
Die erste Spiralfläche 37 weist
eine Steigung von 1 mm bis 5 mm, vorteilhaft von 2 mm auf. Vorzugsweise
entspricht die Steigung der ersten Spiralfläche 37 des ersten
Kupplungselementes 31 der Steigung der zweiten Spiralfläche 47 der
Axialnocke 42 an dem zweiten Kupplungselement 41.
Die Übergangslinie 38 von
der ersten Spiralfläche 37 in
eine radial zur Rotationsachse R ausgerichteten Ebene 39 der
axialen Endfläche 36 des
ersten Kupplungselementes 31 ist bezogen auf die Rotationsachse
R radial orientiert.
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In
der 7 ist anhand der schematischen Skizze eine Axialnocke 42 und
eine Axialausnehmung 32 im drehmomentübertragenden, eingekuppelten
Zustand der Kupplung 30 gezeigt. Wie in dieser Darstellung
ersichtlich, erstreckt sich die Kontaktfläche K, aufgrund der inkongruent
zum entsprechenden Radius 43 angeordneten Nockensymmetrieachse 44,
in diesem Betriebszustand der Kupplung 30 ausschliesslich über einen
radial inneren Bereich der Axialausnehmung 32. Zum radial äusseren
Bereich der Axialausnehmung 32 hin vergrössert sich
der Spalt zwischen der Axialnocke 42 und der Axialausnehmung 32 zunehmend.