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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine tragbare Antriebseinrichtung
zum Eintreiben eines Befestigungsmittels durch lineares Bewegen
eines Stößels in
der Eintreibrichtung des Befestigungsmittels.
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HINTERGRUND
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Beschreibung des Standes
der Technik
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Die
bekannten tragbaren Antriebseinrichtungen umfassen eine Antriebsplatte
zum Eintreiben eines Befestigungsmittels; einen Stößel, der
integral mit oder separat von der Antriebsplatte ausgebildet ist;
eine am Stößel ausgebildete
Zahnstange; ein mit der Zahnstange im Zahneingriff stehendes Ritzel; und
einen Antrieb zum rotierenden Antreiben des Ritzels (Patent-Druckschrift
1). Diese tragbare Antriebseinrichtung treibt das Befestigungsmittel,
etwa einen Nagel, dadurch ein, daß das Ritzel durch den Antrieb in
Drehung versetzt wird, um den Stößel und
die Antriebsplatte linear zu bewegen.
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Je
leichter der Stößel bei
einer solchen tragbaren Antriebseinrichtung ist, um so schneller
wird er beschleunigt, so daß die
Antriebszeit verkürzt
werden kann. Wenn die Antriebszeit kurz ist, wird der Energieverlust
durch Reibung im Antrieb beschränkt,
so daß sich
die Energieeffizienz erhöht.
Je leichter der Stößel ist,
um so kleiner ist auch die Rückstoßkraft, die
der Körper
der Antriebseinrichtung beim Beschleunigen des Stößels erfährt. Dadurch
wird der Rückstoß darauf
beim Eintreiben eingeschränkt,
wodurch die Arbeitsmöglichkeiten
verbessert werden.
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Nach
dem Eintreiben des Nagels prallt der Stößel heftig auf einen Dämpfer, damit
der Stoß absorbiert
wird. Wenn der Stößel leicht
ist, ist die kinetische Energie des Stößels klein. Die Energie, die
der Dämpfer
beim Auftreffen des Stößels zu
absorbieren hat, ist daher ebenfalls klein. Das Volumen des Dämpfers kann
entsprechend verringert werden, so daß der Dämpfer kleiner wird.
- [Patent-Druckschrift
1] JP-A-63-057180
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ZUSAMMENFASSUNG
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Bei
der tragbaren Antriebseinrichtung wirkt dann die größte Kraft
auf die Zahnstange des Stößels ein,
die mit dem Ritzel im Zahneingriff steht, wenn das Eintreiben nahezu
beendet ist. Zu Beginn oder während
des Ausführens
des Eintreibens wirken keine so großen Kräfte ein. Unter dem Gesichtspunkt
einer rationellen Ausgestaltung des Stößels ist daher für die Zahnbreite
der Zahnstange ein Wert zu wählen,
der die erforderliche Festigkeit für die auf den betreffenden
Bereich einwirkende Kraft sichert.
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Bei
der herkömmlichen
tragbaren Antriebseinrichtung ist die Zahnbreite der Zahnstange
in der Längsrichtung
konstant und hat einen Wert, daß auch
beim Einwirken der größten Kraft
zum Ende des Eintreibens eine ausreichende Festigkeit sichergestellt
ist. Die Zahnbreite ist daher in den Bereichen der Zahnstange, in
denen keine großen
Kräfte
einwirken, übermäßig groß. Im Ergebnis
ist es nicht möglich,
die Energieeffizienz zum Zeitpunkt des Eintreibens durch Verringern
des Gewichts des Stößels und Beschränken des
Rückstoßes zu verbessern.
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts der genannten Probleme gemacht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine tragbare Antriebseinrichtung
zu schaffen, mit der die Energieeffizienz zum Zeitpunkt des Antreibens
verbessert und der Rückstoß zum Zeitpunkt
des Antreibens eingeschränkt
werden kann.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe umfaßt
die im Patentanspruch 1 beschriebene Erfindung eine tragbare Antriebseinrichtung
mit einer Antriebsplatte zum Antreiben eines Befestigungsmittels;
mit einem Stößel, der
integral mit oder separat von der Antriebsplatte ausgebildet ist;
mit einer Zahnstange, die am Stößel ausgebildet
ist; mit einem Ritzel, das mit der Zahnstange im Zahneingriff steht;
und mit einem Antrieb zum rotierenden Antreiben des Ritzels, wobei das
Befestigungsmittel mit einer linearen Bewegung des Stößels und
der Antriebsplatte durch die Drehung des Ritzels eingetrieben wird,
und wobei die Antriebseinrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Zahnbreite
der Zahnstange sich in deren Längsrichtung ändert.
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Die
im Patentanspruch 2 angegebene Form der Erfindung umfaßt eine
tragbare Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, die dadurch gekennzeichnet ist,
daß die Änderung
der Zahnbreite der Zahnstange wenigstens zwei Stufen umfaßt.
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Die
im Patentanspruch 3 angegebene Form der Erfindung umfaßt eine
tragbare Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die dadurch
gekennzeichnet ist, daß die
Zahnbreite L1 in dem Bereich A der Zahnstange, mit dem das Ritzel
im Zahneingriff steht, wenn mit dem Eintreiben begonnen wird oder das
Eintreiben ausgeführt
wird, kleiner ist als die Zahnbreite L2 in dem Bereich B der Zahnstange,
mit dem das Ritzel im Zahneingriff steht, wenn das Eintreiben beendet
ist, d.h. daß L1 < L2 ist.
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Die
im Patentanspruch 4 angegebene Form der Erfindung umfaßt eine
tragbare Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
3, die dadurch gekennzeichnet ist, daß auf beiden Seiten des Stößels nutenartige
Zonen mit verringerter Dicke ausgebildet sind.
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Bei
der in den Patentansprüchen
1 und 2 beschriebenen Erfindung wird die Zahnbreite der Zahnstange
von der auf die Zahnstange einwirkenden Kraft bestimmt. Genauer
gesagt wird, wie im Patentanspruch 3 beschrieben ist, die Zahnbreite
der Zahnstange entsprechend der auf den betreffenden Bereich der
Zahnstange einwirkenden Kraft auf einen geeigneten Wert eingestellt,
da die Zahnbreite L1 in dem Bereich A der Zahnstange, mit dem das
Ritzel zu Beginn des Eintreibens oder während der Ausführung des
Eintreibens im Zahneingriff steht (und auf den eine kleinere Kraft
einwirkt als die Kraft beim Beenden des Eintreibens) kleiner ist
als die Zahnbreite L2 in dem Bereich B der Zahnstange, mit dem das Ritzel
beim Beenden des Eintreibens im Zahneingriff steht (wo die größere Kraft
einwirkt). Entsprechend dem Ausmaß der Verringerung der Zahnbreite
im Bereich A der Zahnstange kann das Gewicht des Stößels verringert
werden.
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Der
Stößel mit
dem geringeren Gewicht kann schneller beschleunigt werden, und die
Eintreibzeit kann verkürzt
werden. Wenn die Eintreibzeit kurz ist, ist der Energieverlust durch
die Reibung beim Eintreiben beschränkt, so daß sich die Energieeffizienz
erhöht.
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Je
leichter der Stößel ist,
um so kleiner ist die Rückstoßkraft,
die der Körper
der Antriebseinrichtung beim Beschleunigen des Stößels erleidet.
Der Rückstoß zum Zeitpunkt
des Eintreibens ist dadurch eingeschränkt, wodurch die Arbeitsmöglichkeiten besser
werden.
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Wenn
der Stößel leicht
ist, ist auch die kinetische Energie des Stößels klein. Das Volumen des Dämpfers zum
Absorbieren der Energie beim Aufprallen des Stößels beim Eintreiben kann dadurch verringert
und der Dämpfer
verkleinert werden.
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Gemäß der im
Patentanspruch 4 beschriebenen Form der Erfindung kann durch die
auf zwei Seiten des Stößels ausgebildeten
nutenartigen Zonen mit verringerter Dicke der Stößel noch leichter gemacht werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine seitliche Schnittansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen
Nageleintreibers (einer tragbaren Antriebseinrichtung).
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2 ist
eine vergrößerte Schnittansicht längs der
Linie A-A in der 1.
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3 ist
eine Vorderansicht eines Stößels und
einer Antriebsplatte für
den erfindungsgemäßen elektrischen
Nageleintreiber.
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4 ist
eine aufgebrochene Seitenansicht des Stößels und der Antriebsplatte
für den
erfindungsgemäßen elektrischen
Nageleintreiber.
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5 ist
eine Schnittansicht einer Antriebseinheit (Kupplung im Aus-Zustand)
des erfindungsgemäßen elektrischen
Nageleintreibers von oben.
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6 ist
eine Schnittansicht längs
der Linie B-B in der 5.
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7 ist
eine Schnittansicht einer Antriebseinheit (Kupplung im Ein-Zustand)
des erfindungsgemäßen elektrischen
Nageleintreibers von oben.
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8 ist
eine Schnittansicht längs
der Linie C-C in der 7.
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9 ist
eine Seitenansicht einer Schraubenfeder für den erfindungsgemäßen elektrischen Nageleintreiber.
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10 ist
eine Vorderansicht der Schraubenfeder für den erfindungsgemäßen elektrischen Nageleintreiber.
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11 ist
eine aufgebrochene Seitenansicht eines Flansches des erfindungsgemäßen elektrischen
Nageleintreibers.
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12 ist
eine aufgebrochene Seitenansicht der in den Flansch des erfindungsgemäßen elektrischen
Nageleintreibers eingesetzten Schraubenfeder.
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13 ist
eine Darstellung zur Erläuterung der
Arbeitsweise des erfindungsgemäßen elektrischen
Nageleintreibers zu Beginn des Eintreibens.
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14 ist
eine Darstellung zur Erläuterung der
Arbeitsweise des erfindungsgemäßen elektrischen
Nageleintreibers am Ende des Eintreibens.
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15(a) ist eine Vorderansicht des Stößels und
der Antriebsplatte in einer Modifikation des erfindungsgemäßen elektrischen
Nageleintreibers und die 15(b) eine
aufgebrochene Seitenansicht des Stößels und der Antriebsplatte
in der Modifikation des erfindungsgemäßen elektrischen Nageleintreibers.
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16(a) ist eine Vorderansicht des Stößels und
der Antriebsplatte in einer Modifikation des erfindungsgemäßen elektrischen
Nageleintreibers; die 16(b) eine aufgebrochene
Seitenansicht des Stößels und
der Antriebsplatte davon und die 16(c) eine
Schnittansicht längs
der Linie D-D in der 16(b).
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Mit
Bezug zu den beiliegenden Zeichnungen wird nun eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert,
wobei beispielhaft als tragbare Antriebseinrichtung ein elektrischer
Nageleintreiber beschrieben wird.
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Die 1 ist
eine seitliche Schnittansicht des erfindungsgemäßen elektrischen Nageleintreibers
(der tragbaren Antriebseinrichtung). Die 2 ist eine
vergrößerte Schnittansicht
längs der
Linie A-A in der 1. Die 3 ist eine
Vorderansicht eines Stößels und
einer Antriebsplatte. Die 4 ist eine
aufgebrochene Seitenansicht des Stößels und der Antriebsplatte.
Die 5 ist eine Schnittansicht einer Antriebseinheit
(Kupplung im Aus-Zustand) des elektrischen Nageleintreibers von
oben. Die 6 ist eine Schnittansicht längs der
Linie B-B in der 5. Die 7 ist eine
Schnittansicht einer Antriebseinheit (Kupplung im Ein-Zustand) des
elektrischen Nageleintreibers von oben. Die 8 ist eine
Schnittansicht längs
der Linie C-C in der 7. Die 9 ist eine
Seitenansicht einer Schraubenfeder. Die 10 ist
eine Vorderansicht der Schraubenfeder. Die 11 ist
eine aufgebrochene Seitenansicht eines Flansches. Die 12 ist
eine aufgebrochene Seitenansicht der in den Flansch eingesetzten
Schraubenfeder. Die 13 ist eine Darstellung zur
Erläuterung
der Arbeitsweise zu Beginn des Eintreibens. Die 14 ist
eine Darstellung zur Erläuterung
der Arbeitsweise gegen Ende des Eintreibens.
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Bei
dem elektrischen Nageleintreiber der 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 2 ein Kunststoffgehäuse, das ein Abdeckelement
bildet. Das Gehäuse 2 besteht
aus einem zylindrischen Körper 2A und
einem Handgriff 2B, der von der Seite gesehen in T-Form
mit dem Körper 2A verbunden
ist. Am Ende des Handgriffs 2B des Gehäuses 2 (an dem vom
Körper 2A abgewandten
freien Ende) ist ein Akkupack 3 mit einem nicht gezeigten
Akku vorgesehen, der als Energiequelle dient. Im Bereich des Handgriffs 2B des
Gehäuses 2 ist
in der Nähe
des Körpers 2A ein
Auslöseschalter 4 vorgesehen.
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Wie
in der 1 gezeigt, ist am unteren Ende des Gehäuses 2 ein
Injektor 7 vorgesehen. Am Injektor 7 ist von der
Seite gesehen schräg
zum Körper 2A ein
flaches, rechteckiges, kastenförmiges
Magazin 5 angebracht. Das heißt, daß das eine Ende des Magazins 5 (in
der 1 das untere Ende) am Injektor 7 an der
Spitze des Körpers 2A des
Gehäuses 2 angebracht
ist, während
das andere Ende des Magazins 5 in der Umgebung des Akkupacks 3 am Ende
des Handgriffs 2B des Gehäuses 2 angebracht ist.
In dem in der 1 gezeigten Zustand verläuft das
Magazin 5 vom Injektor 7 an der Spitze des Körpers 2A des
Gehäuses 2 schräg nach oben
zum Ende des Handgriffs 2B. Es ist zwar nicht gezeigt, das
Magazin 5 enthält
jedoch eine große
Anzahl von stufenweise angeordneten Nägeln 6.
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Anhand
der 1 und 5 erfolgt nun eine Erläuterung
des inneren Aufbaus des Gehäuses 2.
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Im
Körper 2A des
Gehäuses 2 ist
in Querrichtung ein Motor 8 untergebracht, der als Antriebsquelle
dient. Am Ende der Ausgangswelle (Motorwelle) 8A, die sich
in Richtung des Rotationszentrums des Motors 8 (in der 1 in
der Richtung senkrecht zur Papierebene) erstreckt, ist ein Zahnrad 8B befestigt.
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Im
Körper 2A des
Gehäuses 2 ist,
wie in der 5 zu sehen, neben dem Motor 8 parallel
zur Ausgangswelle 8A des Motors 8 eine drehbare
angetriebene Welle 12 angeordnet. An der angetriebenen Welle 12 ist
ein Ritzel 12C ausgebildet. Von der angetriebenen Welle 12 wird
ein Schwungrad 9 drehbar gehalten. Das Schwungrad 9 steht
mit dem Zahnrad 8B in einem Zahneingriff.
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Wie
in der 1 zu sehen, ist im Körper 2A des Gehäuses 2 ein
Stößel 18 untergebracht,
der mit dem Ritzel 12C im Zahneingriff steht und der hin-
und hergehend längs
einer geraden Schiene 21, die als Führungseinrichtung dient, in
der 1 in vertikaler Richtung linear bewegbar ist.
An der Spitze (in der 1 dem unteren Ende) des Stößels 18 ist
mit einer Schraube 22 eine Antriebsplatte 18B zum
Ausstoßen eines
Nagels 6 angebracht. Es ist anzumerken, daß der Stößel 18 von
einer nicht gezeigten Rückstellfeder
in die Richtung gedrückt
wird, in der er in die Ausgangsposition zurückkehrt. Bei der vorliegenden Ausführungsform
ist die Antriebsplatte 18B als Element getrennt vom Stößel 18 ausgebildet
und mit der Schraube 22 am Stößel 18 befestigt.
Die Antriebsplatte 18B kann jedoch auch integral mit dem
Stößel 18 ausgebildet
sein.
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Die
Schiene 21 umgibt einen Teil des Stößels 18 und dient
als Führungseinrichtung
zur Führung
bei der hin- und hergehenden linearen Bewegung des Stößels 18.
Die Schiene 21 besteht, wie in der 2 gezeigt,
aus einem Hohlelement in der Form eines Rechteckrohrs. In der Schiene 21 ist
in einem Teilabschnitt (in der 2 in der
linken Seitenfläche
gegenüber
dem Ritzel 12C) in der Bewegungsrichtung (in der 1 der
vertikalen Richtung) des Stößels 18 über ihre
gesamte Länge
ein Schlitz (eine Öffnung) 21a ausgebildet.
Die Schiene 21 hat somit eine Form, die die Seiten a, b
und c des Stößels 18 vollständig abdeckt
und dessen Seite d mit Ausnahme der Zahnstange 18A (siehe 2)
teilweise abdeckt.
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Wie
beschrieben besteht in der vorliegenden Ausführungsform die Schiene 21 aus
einem Hohlelement in der Form eines Rechteckrohrs, und der Schlitz 21a ist über die
ganze Länge
der Schiene 21 ausgebildet. Die Schiene 21 kann
daher durch Biegen eines plattenartigen Elements hergestellt werden.
Zum Beispiel kann die Schiene 21 leicht und mit geringen
Kosten etwa durch eine Druckbearbeitung einer Metallplatte mit einem
Formwerkzeug hergestellt werden.
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Wie
in der 2 gezeigt, ist der Stößel 18 mit einem geringen
Abstand dazwischen derart in die Schiene 21 eingesetzt,
daß der
Stößel 18 bei
seiner hin- und hergehenden lineare Bewegung von der Schiene 21 geführt wird.
Der Stößel 18 ist
vorzugsweise so in die Schiene 21 eingesetzt und wird von ihr
so gehalten, daß sich
mehr als 50% seiner Gesamtlänge
in der Schiene 21 befinden und von dieser gehalten werden.
Der dem Ritzel 12C gegenüberliegende Abschnitt des Stößels 18 steht,
wie in der 2 zu sehen, aus dem Schlitz
(der Öff nung) 21a der
Schiene 21 nach außen
vor. Im vorspringenden Abschnitt ist, wie in der 1 gezeigt,
die Zahnstange 18A ausgebildet. Das Ritzel 12C steht
mit der Zahnstange 18A in einem Zahneingriff.
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Wie
in der 1 gezeigt, ist außerdem im Körper 2A des Gehäuses 2 ein
Dämpfer 23 angeordnet,
auf den der Stößel 18 heftig
prallt, wenn das Eintreiben beendet ist, wie es in der 14 gezeigt
ist. Der Dämpfer 23 besteht
aus einem elastischen Material wie Gummi in Ringform und dient dazu,
den Stoß bei
dem heftigen Aufprall des Stößels 18 zu
absorbieren. In den 13 und 14 bezeichnet
das Bezugszeichen 24 eine Dämpferplatte für die Aufnahme
des Dämpfers 23.
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Die
vorliegende Ausführungsform
ist dadurch gekennzeichnet, daß sich
die Zahnbreite der Zahnstange 18A am Stößel 18 in Längsrichtung
in wenigstens zwei Stufen ändert.
Das heißt,
daß die vorliegenden
Ausführungsform
dadurch gekennzeichnet ist, daß die
Zahnbreite L1 in dem Bereich A der Zahnstange 18A, mit
dem das Ritzel 12C im Zahneingriff steht, wenn das Eintreiben
beginnt (siehe 13) oder ausgeführt wird,
kleiner ist als die Zahnbreite L2 in dem Bereich B der Zahnstange 18B, mit
dem das Ritzel 12C im Zahneingriff steht, wenn das Eintreiben
beendet wird, wie es in der 14 gezeigt
ist, d.h. daß L1 < L2 ist (siehe 3).
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Der
Bereich B der Zahnstange 18A ist ein Bereich, der vom Ritzel 12C eine
starke Stoßreaktion erfährt. Die
Zahnbreite L2 hat daher in diesem Bereich B einen Wert, der ausreicht,
damit die für
die starke Stoßreaktion
erforderliche Festigkeit sichergestellt ist. Andererseits ist der
Bereich A der Zahnstange 18A ein Bereich, mit dem das Ritzel 12C im
Zahneingriff steht, wenn das Eintreiben beginnt oder ausgeführt wird.
Die im Bereich A einwirkende Kraft ist kleiner als die im Bereich
B einwirkende Kraft. Die Zahnbreite L1 im Bereich A der Zahnstange 18A muß daher
nur sicherstellen, daß die
Festigkeit für
die relativ geringe Kraft ausreicht. Bei der vorliegenden Ausführungsform
ist die Zahnbreite L1 im Bereich A der Zahnstange 18A daher
kleiner als die Zahnbreite L2 im Bereich B der Zahnstange 18A (L1 < L2). Bei der vorliegenden
Ausführungsform
entspricht daher die Zahnbreite der Zahnstange 18A der
Größe der Kraft,
die im betreffenden Bereich jeweils einwirkt. Bei der vorliegenden
Ausführungsform
kann sich die Zahnbreite der Zahnstange 18A in drei oder
mehr Stufen ändern,
auch wenn sich hier die Zahnbreite der Zahnstange 18A in
der Längsrichtung
in zwei Stufen ändert.
Wie in den 15(a) und (b) gezeigt, kann
sich die Zahnbreite der Zahnstange 18A auch in Längsrichtung
kontinuierlich ändern.
Die 15(a) ist eine Vorderansicht des
Stößels 18 und
der Antriebsplatte 18B und die 15(b) eine
aufgebrochene Seitenansicht des Stößels 18 und der Antriebsplatte 18B.
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Zwischen
dem Schwungrad 9 und der angetriebenen Welle 12 ist
ein Kupplungsmechanismus zum selektiven Herstellen und Trennen der
Verbindung dazwischen vorgesehen. Anhand der 5 bis 12 wird
der Aufbau des Kupplungsmechanismusses erläutert.
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Wie
in der 5 gezeigt, ist die angetriebene Welle 12 mittels
eines Lagers 17A drehbar an der Wand 2D des Gehäuses 2 gelagert.
Die angetriebne Welle 12, die eine Zylinderform hat, ist
mittels eines Lagers 12A auch an der Wand 2E des
Gehäuses 2 gelagert.
Auf diese Weise ist die angetriebene Welle 12 an zwei Stellen
gelagert. Auch wenn Kräfte
abrupt auf die angetriebene Welle 12 einwirken, kann sie sich
damit auf eine stabile Weise drehen. Das Ritzel 12C ist
in dem Bereich zwischen dem äußeren Lager 12A am äußeren Umfang
der angetriebenen Welle 12 und dem Lager 17A ausgebildet.
An der Wand 2E ist auch einen Elektromagnet 13 befestigt,
der noch beschrieben wird.
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Wie
in der 5 gezeigt, ist in die angetriebene Welle 12 eine
nahezu kreisförmige
Halterung 17 dafür
eingesetzt. Die angetriebene Welle 12 wird über die
Halterung 17 vom Lager 17A gehalten. Die Halterung 17 für die angetriebene
Welle weist ein vorstehendes Segment 17B auf, das sich
in axialer Richtung nach außen
erstreckt. Wenn die Halterung 17 für die angetriebene Welle in
die angetriebene Welle 12 eingesetzt ist, ergibt sich zwischen
dem vorstehenden Segment 17B und der angetriebenen Welle 12 eine
Nut 17a.
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In
die Nut 17a zwischen der angetriebenen Welle 12 und
dem vorstehenden Segment 17B erstreckt sich ein Abschnitt
eines Flansches 11D, der noch beschrieben wird. An den
Stellen, die dem in die Nut 17a eingefügten Abschnitt des Flansches 11D gegenüberliegen,
sind drei Schlitze 12a derart ausgebildet, daß sie durch
die Innenseite und Außenseite
der angetriebenen Welle 12 verlaufen (siehe 6).
In den Schlitzen 12a befindet sich jeweils eine Kugel 16,
die in radialer Richtung beweglich ist. Die Bewegung der Kugel 16 wird
so auf die Ausfahr/Einziehrichtung des später noch beschriebenen Elektromagnetankers 14 und
die Umfangsrichtung der angetriebenen Welle 12 beschränkt, wobei
nur die Bewegung in der radialen Richtung der angetriebenen Welle 12 erlaubt
ist.
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Im
Bereich der einen Endseite der angetriebenen Welle 12 ist
ein Elektromagnet 13 angeordnet, der von der Wand 2E umgeben
ist. Aus dem Elektromagnet 13 erstreckt sich der Elektromagnetanker 14 in
den Raum innerhalb der angetriebenen Welle 12. Wenn dem
Elektromagnet 13 ein Strom zugeführt wird, fährt der Elektromagnetanker 14 aus.
In der Ausfahr/Einziehrichtung des Elektromagnetankers 14 ist
in dem Raum innerhalb der angetriebenen Welle 12 zwischen
dem Ende des Elektromagnetankers 14 und der angetriebenen
Welle 12 eine Elektromagnet-Torsionsfeder 14A im
zusammengedrückten
Zustand angeordnet. Die Elektromagnet-Torsionsfeder 14A drückt in der
Einziehrichtung auf den Elektromagnetanker 14.
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Am
Ende des Elektromagnetankers 14 ist ein zylindrisches,
stabförmiges
Preßelement 15 vorgesehen.
Das Preßelement 15 kann
sich um die Zylinder-Stabachse drehen. Am Außenumfang des Preßelements 15 ist
eine Nut ausgebildet, die sich in Axialrichtung erstreckt. In dieser
Nut sind ein Drucksegment 15A mit einer schrägen Fläche, die
als erste Preßfläche dient,
und ein Aufnahmesegment 15B vorgesehen. Die schräge Fläche des
Druckelements 15A verläßt den Mittelpunkt,
wenn sie sich dem Elektromagnet 13 nähert. Es ist anzumerken, daß der Außendurchmesser
des Preßelements 15 etwas
kleiner ist als der Innendurchmesser des Raums innerhalb der angetriebenen
Welle 12.
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Zwischen
dem Drucksegment 15A und dem Aufnahmesegment 15B und
der Innenseite des Innenraums der angetriebenen Welle 12 ist
eine Lücke 15a ausgebildet.
Das Aufnahmesegment 15B ist so ausgestaltet, daß in dieser
Lücke 15a die
Summe des Abstands von der Oberfläche des Aufnahmesegments 15B zur
Innenseite des Innenraums der angetriebenen Welle 12 und
die Dicke der angetriebenen Welle 12 in der Umgebung des
Schlitzes 12a etwa gleich dem Durchmesser der Kugel 16 ist.
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Das
Ausmaß der
Bewegung des Elektromagnetankers 14 ist so eingestellt,
daß sich
in dem am weitesten zurückgezogenen
Zustand des Elektromagnetankers 14 die Oberfläche des
Aufnahmesegments 15B an der dem Schlitz 12a gegenüberliegenden
Stelle befindet (Antriebsunterbrechungsposition), und daß sich in
der am weitesten ausgefahrenen Position des Elektromagnetankers 14 das
Drucksegment 15A an der dem Schlitz 12a gegenüberliegenden
Stelle befindet (Antriebsverbindungsposition). Im zurückgezogenen
Zustand des Elektromagnetankers 14 steht daher die Kugel 16 mit
der Oberfläche
des Aufnahmeseg ments 15B in Kontakt. In diesem Zustand
steht die Kugel 16 nicht im Schlitz 12a teilweise über die
Außenseite
der angetriebenen Welle 12 vor (siehe 5 und 6).
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Im
ausgefahrenen Zustand des Elektromagnetankers 14 steht
die Kugel 16 mit dem Drucksegment 15A in Kontakt
(siehe 8). In diesem Zustand steht die Kugel 16 teilweise über die
Außenseite
der angetriebenen Welle 12 vor (siehe 7 und 8).
In Abhängigkeit
von der Neigung des Körpers des
elektrischen Nageleintreibers 1 kann die Kugel 16 auch
aufgrund der Schwerkraft aus dem Schlitz 12a vorstehen.
Da dabei die Kugel 16 jedoch nicht vom Drucksegment 15A gehalten
wird, ist die Druckkraft nur gering, so daß dabei auf den noch beschriebenen
Flansch 11D kein Druck ausgeübt wird.
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Wie
in der 5 gezeigt, ist auf der anderen Endseite der angetriebenen
Welle 12 mit Bezug zum Schlitz 12a ein Federsitz 12B ausgebildet.
An der Spitze des Federsitzes 12B ist parallel zum Zahnrad 18B in
dessen Längsrichtung
eine Haltewelle 12D vorgesehen. Das Schwungrad 9 ist
mittels des Lagers 9A drehbar auf die Haltewelle 12D aufgesetzt.
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Die
angetriebene Welle 12 ist drehbar an den Wänden 2D und 2E gelagert,
die Teil des Gehäuses 2 sind.
Das Schwungrad 9, das mittels des Lagers 9A drehbar
auf der Haltewelle 12D angeordnet ist, die Teil der angetriebenen
Welle 12 ist, kann sich somit bezüglich der angetriebenen Welle 12 frei
drehen und ist drehbar am Gehäuse 2 gelagert.
Am Ende der Haltewelle 12D befindet sich ein Stoppring 9B,
der verhindert, daß das
Lager 9A entfernt wird.
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An
der Außenseite
des Schwungrades 9 ist ein Zahnsegment ausgebildet. Das
Zahnsegment steht mit dem Zahnrad 8B im Zahneingriff. Wenn
sich das Zahnrad 8B im Uhrzeigersinn dreht, dreht sich damit
das Schwungrad 9 im Gegenuhrzeiger sinn. An einer zur angetriebenen
Welle 12 des Schwungrades 9 koaxialen Stelle ist
eine Antriebswelle 10 integral damit ausgebildet.
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Wie
in den 9 bis 12 zu sehen ist, ist am anderen
Ende 11B der Schraubenfeder 11 ein Flansch 11D ausgebildet.
Der Flansch 11D ist ein kreisrundes Element mit einer Ausnehmung 11E auf einem
Teil des Kreises. Bezüglich
des Flansches 11D und der Schraubenfeder 11 ist
das andere Ende 11B der Schraubenfeder 11 koaxial
in den Flansch 11D eingesetzt, und ein Vorsprung 11C,
das heißt
die Spitze des Stahldrahtes am anderen Ende 11B der Schraubenfeder 11,
ist in die Ausnehmung 11E eingesetzt. Aus diesem Grund
können
sich der Flansch 11D und die Schraubenfeder 11 als
eine Einheit in der Rotationsrichtung der Schraubenfeder 11 drehen.
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Wie
in der 5 gezeigt, ist das eine Ende 11A der
Schraubenfeder 11 an der Antriebswelle 10 befestigt,
und der Federsitz 12B der Antriebswelle 12 ist
in die Schraubenfeder 11 eingesetzt. Angrenzend an und
parallel zum Lager 17A befindet sich ein Lager 20.
Der Flansch 11D am anderen Ende 11B der Schraubenfeder 11 ist
drehbar im Lager 20 gelagert.
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Es
wird nun angenommen, daß,
wenn die Schraubenfeder 11 im freien Zustand ist, der Innendurchmesser
der Schraubenfeder 11 etwa gleich dem maximalen Außendurchmesser
der Antriebswelle 10 des Schwungrades 9 ist. Da
der Außendurchmesser
des Federsitzes 12B der angetriebenen Welle 12 kleiner
ist als der maximale Außendurchmesser
der Antriebswelle 10, sind, wenn dem Motor 8 kein
Strom zugeführt
wird, die Schraubenfeder 11 und die angetriebene Welle 12 nicht
verbunden.
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Wie
in der 6 zu sehen ist, kann sich der Flansch 11D frei
in der Nut 17a drehen, wenn die in den Schlitz 12a der
angetriebenen Welle 12 eingesetzte Kugel 16 nicht über die
Oberfläche
des Federsitzes 12B vorsteht.
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Es
folgt nun eine Erläuterung
der Arbeitsweise des wie oben beschrieben aufgebauten elektrischen
Nageleintreibers 1.
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Während ein
Bediener den Handgriff 2B des Gehäuses 2 umgreift, drückt er auf
den Auslöseschalter 4,
so daß dieser
auf EIN geschaltet wird, wodurch der Motor 8 mit Energie
aus dem Akku im Akkupack 3 angetrieben wird. Die Drehung
der Ausgangswelle 8A des Motors 8 wird vom Zahnrad 8B auf
das Schwungrad 9 übertragen.
Das Schwungrad 9, deren Antriebswelle 10 und die
Schraubenfeder 11 werden dadurch mit einer vorgegebenen
Geschwindigkeit gedreht. Wenn sich das Schwungrad 9 dreht, nimmt
seine Winkelgeschwindigkeit zu, so daß sich im Schwungrad 9 Rotationsenergie
ansammelt. Dabei ist zu diesem Zeitpunkt, wie in der 5 zu
sehen, die Schraubenfeder 11 von der angetriebenen Welle 12 getrennt,
so daß sich
die angetrieben Welle 12 nicht dreht. Es ergibt sich daher
in diesem Zustand auch keine Abnutzung zwischen der Schraubenfeder 11 und
der angetriebenen Welle 12.
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Nach
dem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitspanne seit dem Beginn der
Drehung des Motors 8 hat sich im Schwungrad 9 genügend Energie
angesammelt, um den Nagel 6 einzutreiben. Wenn der Druckhebel 25 auf
ein Ziel W gedrückt
wird, wird die nicht gezeigte Antriebsschaltung aktiviert, so daß der Elektromagnet 13 mit
Energie versorgt wird. Der Elektromagnetanker 14 fährt daher
gegen die Druckkraft der Elektromagnet-Torsionsfeder 14A aus. In der
Lücke 15a geht
die Lage der Kugel 16, die mit dem Preßelement 15 in Kontakt
steht, von der Oberfläche
des Aufnahmesegment, 15B zum Drucksegment 15A über. Das
Drucksegment 15A wird von der geneigten Fläche gebildet,
die Kugel 16 kann sich daher nicht in der Ausfahr/Einziehrichtung
des Elektromagnetankers 14 bewegen. Wenn der Elektromagnetanker 14 ausfährt, wird
daher die Kugel 16 durch das Drucksegment 15A in
radialer Richtung der angetriebenen Welle 12 nach außen bewegt.
Wie in den 7 und 8 zu sehen,
steht daher die Kugel 16 an der Außenseite der angetriebenen
Welle 12 vor.
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Wie
in den 7 und 8 zu sehen, wird der Flansch 11D in
radialer Richtung nach außen
von den drei Kugeln 16 erweitert, wenn die drei Kugeln 16 aufgrund
der Wirkung des Drucksegments 15A von der Oberfläche des
Federsitzes 12B vorstehen, so daß zwischen den Kugeln 16 und
dem Flansch 11D eine Reibungskraft entsteht. Im Ergebnis
verringert sich, wie in der 7 zu sehen,
der Innendurchmesser der Schraubenfeder 11, so daß die Reibungskraft zwischen
der Schraubenfeder 11 und der angetriebenen Welle 12 ansteigt.
Nach einigen zehn Metersekunden ist die Schraubenfeder 11 fest
mit der angetriebenen Welle 12 verbunden, so daß sich die
angetriebene Welle 12 zusammen mit der Schraubenfeder 11 und
der Antriebswelle 10 dreht.
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Das
Preßelement 15 ist
drehbar am Elektromagnetanker 14 angebracht und über die
Kugeln 16 mit der angetriebenen Welle 12 verbunden.
Das Preßelement 15 dreht
sich daher zusammen mit der angetriebenen Welle 12. Das
Ritzel 12C der angetriebenen Welle 12 steht mit
der Zahnstange 18A des Stößels 18 im Zahneingriff.
Wenn sich die angetriebene Welle 12 dreht, bewegt sich
daher der Stößel 18 zur Spitze
des Gehäuses 2.
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Wenn
sich die angetriebene Welle 12 dreht, wird die Rotationsenergie,
die sich im Schwungrad 9 angesammelt hat, sowie die Ausgangsleistung
des Motors 8 zur angetriebenen Welle 12 übertragen. Durch
die Verbindung mit der Schraubenfeder 11 dreht sich daher
die angetriebene Welle 12 abrupt mit hoher Geschwindigkeit.
Gleichzeitig mit der Ansteuerung des Elek tromagnets 13 kann
die Energiezufuhr zum Motor 8 gestoppt werden.
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Wenn
das Eintreiben beginnt, befinden sich wie in der 13 gezeigt
der Stößel 18 und
das Antriebsblatt 18B aufgrund der Wirkung der nicht gezeigten
Rückstellfeder
in ihrer jeweiligen Ausgangsposition (in der 13 der
obersten Position), und das Ritzel 12C steht mit dem Bereich
A der Zahnstange 18A (in der 13 dem
unteren Endabschnitt) im Zahneingriff.
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Wenn
sich die angetriebene Welle 12 wie beschrieben abrupt mit
hoher Drehzahl dreht, rotiert auch das Ritzel 12C mit hoher
Drehzahl. Der Stößel 18 mit
der Zahnstange 18A, die mit dem Ritzel 12C im
Zahneingriff steht, bewegt sich daher abrupt zur Spitze des Gehäuses 2 (in
der 13 dem unteren Ende). Das Antriebsblatt 18B an
der Spitze des Stößels 18 wird
in der gleichen Richtung ausgestoßen, so daß die Spitze des Antriebsblatts 18B auf
den Nagel 6 im Injektor 7 trifft. Durch die Kraft
der Kollision wird wie in der 14 gezeigt
der Nagel 6 aus der Abgabeöffnung 7a des Injektors 7 ausgestoßen und in
das Ziel W, etwa ein Brett, getrieben.
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In
der 14 ist der Zustand gezeigt, wenn das Eintreiben
beendet ist. Wenn das Eintreiben beendet ist, steht das Ritzel 12C mit
dem Bereich B (dem oberen Ende in der 14) der
Zahnstange 18A des Stößels 18 im
Zahneingriff. Zu diesem Zeitpunkt prallt der Stößel 18 wie gezeigt
heftig auf den Dämpfer 23.
Der sich daraus ergebende Stoß wird vom
Dämpfer 23 absorbiert,
so daß auf
den Bereich B der Zahnstange 18A am Stößel 18 eine große Stoßreaktion
einwirkt.
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In
Abhängigkeit
von der Neigung des Körpers
des elektrischen Nageleintreibers 1 können die Kugeln 16 aufgrund
der Schwerkraft aus den Schlitzen 12a vorstehen. Da die
Kugeln 16 dabei jedoch nicht vom Drucksegment 15A unterstützt werden,
ist die Preßkraft
nur gering, so daß dabei
auf den Flansch 11D kein Druck ausgeübt wird.
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Nach
dem Eintreiben wird die Energiezufuhr zum Elektromagnet 13 beendet.
Durch die Druckkraft der Elektromagnet-Torsionsfeder 14A bewegt sich daher
der Elektromagnetanker 14 in der Einzugsrichtung. Da das
Preßelement 15 sich
auch in dieser Art bewegt, kommen die Kugeln 16 an der
Oberfläche des
Aufnahmesegments 15B zur Anlage. Die Reibungskraft zwischen
den Kugeln 16 und dem an 11B, dem anderen Ende
der Schraubenfeder 11, angebrachten Flansch 11D wird
dadurch aufgehoben. Die Schraubenfeder 11 wird damit im
Spannungsbereich des Federsitzes 12B gelockert und nimmt
wieder ihren Innendurchmesser wie vor dem Beginn des Eintreibens
an. Die Verbindung zwischen der Schraubenfeder 11 und der
angetriebenen Welle 12 wird damit aufgehoben.
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Wenn
nach dem Eintreiben des Nagels 6 in das Ziel W die Verbindung
zwischen der angetriebenen Welle 12 und der Schraubenfeder 11 aufgehoben
wird, wirkt keine Kraft mehr auf dem Stößel 18, die diesen
zur Spitze treibt. Der Stößel 18 wird
daher von der Rückstellfeder
(nicht gezeigt) zum hinteren Ende (in der 1 dem oberen
Ende) zurückgezogen
und nimmt wieder den Zustand an, den er hatte, bevor der Nagel 6 eingetrieben
wurde.
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Durch
Wiederholen der beschriebenen Operation können aufeinanderfolgend Nägel 6 in
das Ziel, etwa Holz, getrieben werden. Nachdem der Druckhebel 25 auf
das Ziel W gedrückt
wurde, kann der Auslöseschalter 4 auf
EIN geschaltet (gedrückt)
werden.
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Bei
der beschriebenen Operation ist bei dem elektrischen Nageleintreiber 1 der
vorliegenden Ausführungsform
die Zahn breite L1 im Bereich A der Zahnstange 18A am Stößel 18 (dem
Bereich, auf den nur eine relativ geringe Stoßreaktion einwirkt), mit dem
das Ritzel 12C im Zahneingriff steht, wenn das Eintreiben
beginnt oder ausgeführt
wird, kleiner als die Zahnbreite L2 in dem Bereich B der Zahnstange 18A,
mit dem das Ritzel 12C im Zahneingriff steht, wenn das
Eintreiben beendet ist (dem Bereich, auf den eine relativ große Stoßreaktion
einwirkt), d.h. es ist L1 < L2,
womit die Zahnbreite der Zahnstange 18A entsprechend der
auf den betreffenden Bereich einwirkenden Kraft einen geeigneten
Wert hat. Das Gewicht des Stößels 18 kann
daher in dem Ausmaß verringert
werden, in dem die Zahnbreite L1 im Bereich A kleiner ist als die
Zahnbreite L2 im Bereich B der Zahnstange 18A. Es ist anzumerken,
daß die
Zahnbreite der Zahnstange 18A bisher über ihre gesamte Länge den
großen
Wert L2 aufwies.
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Wenn
das Gewicht des Stößels 18 wie
beschrieben verringert wird, kann er schneller beschleunigt werden,
so daß die
Eintreibzeit kürzer wird.
Der Energieverlust durch Reibung während des Eintreibens wird
so verringert und die Energieeffizienz erhöht.
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Je
leichter der Stößel 18 ist,
um so kleiner ist auch der auf den Körper der Antriebseinrichtung
wirkende Rückstoß, wenn
der Stößel 18 beschleunigt wird.
Der Rückstoß beim Eintreiben
wird damit eingeschränkt,
so daß die
Arbeitsmöglichkeiten
besser sind.
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Wenn
der Stößel 18 leicht
ist, ist auch die kinetische Energie des Stößels 18 klein. Das
Volumen des Dämpfers 23 zum
Absorbieren des Stoßes
beim heftigen Aufprall des Stößels 18 beim
Eintreiben kann daher verringert und der Dämpfer verkleinert werden.
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In
den 16(a) bis 16(c) ist
eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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Die 16(a) ist eine Vorderansicht des Stößels und
der Antriebsplatte bei dieser Ausführungsform und die 16(b) eine aufgebrochene Seitenansicht
des Stößels und
der Antriebsplatte. Die 16(c) ist
eine Schnittansicht längs
der Linie D-D in der 16(b) im Zustand
des Zahneingriffs zwischen Zahnstange und Ritzel. Der Zustand des Zahneingriffs
zwischen Zahnstange und Ritzel ist der gleiche wie bei der obigen
Ausführungsform.
Auf beiden Seiten des Stößels 18 sind
in der Längsrichtung des
Stößels 18 nutenartige
Segmente 18C mit verringerter Breite ausgebildet. Wenn
auf diese Weise auf beiden Seiten des Stößels 18 die nutenartigen
Segmente 18C ausgebildet sind, läßt sich das Gewicht des Stößels 18 weiter
verringern. Durch die Gewichtsreduktion wird die Energieeffizienz
weiter verbessert, und der Rückstoß beim Eintreiben
wird weiter verringert.
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In
den obigen Ausführungsformen
wurde als Beispiel für
die tragbare Antriebseinrichtung ein elektrischer Nageleintreiber
beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf jede
andere tragbare Antriebseinrichtung zum Eintreiben von anderen Befestigungsmitteln
wie Nägeln,
etwa Schrauben oder Klammern, verwendet werden.