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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Bohrhammer für handgeführten
Betrieb, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Ein
Bohrhammer besitzt üblicherweise einen elektrischen Antriebsmotor,
eine drehend antreibbare Werkzeugspindel, ein Hammerwerk sowie ein
Spindelgetriebe zur Übertragung eines Drehmoments vom Antriebsmotor
auf die Werkzeugspindel. Um eine Überlastung des Antriebmotors
zu vermeiden, kann das Spindelgetriebe eine Sicherheitskupplung zur
Drehmomentbegrenzung zwischen Antriebsmotor und Werkzeugspindel
aufweisen.
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Ein
derartiger Bohrhammer ist beispielsweise aus der
DE 10 2006 054 288 vom 17.11.2006
bekannt.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
für einen Bohrhammer der eingangs genannten Art eine verbesserte
Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch
auszeichnet, dass das Spindelgetriebe und/oder die Sicherheitskupplung
einer reduzierten Belastung ausgesetzt ist bzw. sind, wodurch sich
der Verschleiß reduzieren und die Standzeit erhöhen
lässt.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand
des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein zur Drehmomenteinleitung
in die Werkzeugspindel vorgesehenes Tellerrad von der eigentlichen
Kupplungsfunktion der Sicherheitskupplung zu entkoppeln, wodurch
die diesbezügliche Belastung des Tellerrads reduziert werden
kann. Die Kupplungsfunktion wird dabei mit Hilfe einer an einem
Kupplungsring ausgebildeten axialen Kupplungskontur und einer dazu
komplementären axialen Mitnehmerkontur realisiert, wobei
die Mitnehmerkontur relativ zur Werkzeugspindel drehfest ist, während die
Kupplungskontur relativ zum Tellerrad drehfest ist, jedoch relativ
zur Werkzeugspindel axial verstellbar ist. Eine Druckfeder treibt
den Kupplungsring so an, dass die Kupplungskontur und die Mitnehmerkontur
axial in Eingriff stehen. Durch die funktionale Trennung der Kupplungsfunktion
von der Drehmomentübertragungsfunktion kann die Belastung
des Tellerrads reduziert und dessen Standzeit erhöht werden.
Darüber hinaus ermöglicht diese Bauweise außerdem
eine kompakte Bauform für die Sicherheitskupplung, da diese
quasi unabhängig vom Durchmesser des Tellerrads realisierbar
ist.
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Entsprechend
einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Tellerrad
eine Hülse aufweisen, an welcher der Kupplungsring drehfest
und axial verstellbar angeordnet ist. Über diese Hülse
kann zum einen die Abstützung des Tellerrads an der Werkzeugspindel
verbessert werden, wodurch sich die Belastung des Tellerrads reduziert.
Zum anderen lässt sich über die Hülse
relativ einfach eine Drehmomentübertragung zwischen dem
Tellerrad und dem Kupplungsring realisieren, wobei gleichzeitig
eine radial kompakte Bauform ermöglicht wird.
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Entsprechend
einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die am
Kupplungsring ausgebildete Kupplungskontur an einer vom Tellerrad
abgewandten axialen Seite des Kupplungsrings ausgebildet sein. In
der Folge ist die Mitnehmerkontur dem Tellerrad zugewandt. Des weiteren
sind die miteinander in Eingriff stehenden Konturen axial vom Tellerrad
beabstandet. Hierdurch kann insbesondere der radial erforderliche
Bauraum reduziert werden. Des weiteren kann die Abstützung
zwischen Tellerrad und Werkzeugspindel verbessert und somit der
Verschleiß des Tellerrads reduziert werden.
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Entsprechend
einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist es möglich,
die Mitnehmerkontur an einem Bund auszubilden, der integral an der Werkzeugspindel
ausgebildet ist. Alternativ kann die Mitnehmerkontur auch an einem
Mitnehmerring ausgebildet werden, der bezüglich der Werkzeugspindel ein
separates Bauteil bildet. Beide Ausführungsformen ermöglichen
eine radial kompakte Bauweise.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 einen
Längsschnitt durch einen Bohrhammer
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2 eine
vergrößerte Darstellung der Schnittansicht aus 1 im
Bereich einer Sicherheitskupplung.
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Entsprechend 1 umfasst
ein für einen handgeführten Betrieb vorgesehener
Bohrhammer 1 in einem Gehäuse 2 einen
elektrischen Antriebsmotor 3 mit einer Antriebswelle 4,
die im Betrieb des Bohrhammers 1 um eine Wellenachse 5 rotiert.
Ferner umfasst der Bohrhammer 1 in seinem Gehäuse 2 eine
Werkzeugspindel 6, die um eine Spindelachse 7 drehend antreibbar
ist. Ferner ist im Gehäuse 2 ein Hammerwerk 8 enthalten,
mit dessen Hilfe ein von der Werkzeugspindel 6 aufnehmbares
Werkzeug, in der Regel ein Bohrer, parallel zur Spindelachse 7 stoßartig
angetrieben werden kann. Ferner enthält das Gehäuse 2 ein
Spindelgetriebe 9, mit dessen Hilfe ein Drehmoment vom
Antriebsmotor 3 auf die Werkzeugspindel 6 übertragbar
ist. Außerdem ist ein Hammergetriebe 10 vorgesehen,
mit dessen Hilfe Antriebskräfte vom Antriebsmotor 3 auf
das Hammerwerk 8 übertragbar sind.
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Das
Spindelgetriebe 9 umfasst eine Sicherheitskupplung 11,
durch die das zwischen Antriebsmotor 3 und Werkzeugspindel 6 übertragbare
Drehmoment begrenzt ist, um eine Beschädigung des Antriebmotors 3 zu
vermeiden.
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An
das Gehäuse 2 ist außerdem ein Handgriff 12 angebaut.
Der Bohrhammer 1 kann über ein Netzkabel mit elektrischer
Energie versorgt werden. Ebenso ist eine Ausführungsform
möglich, bei welcher der Bohrhammer 1 mit einer
Batterie ausgestattet ist, um ihn als Akku-Bohrhammer verwenden
zu können.
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Entsprechend 2 umfasst
das Spindelgetriebe 9 ein Tellerrad 13, das im
Beispiel eine axiale Stirnverzahnung aufweist und mit einem Ritzel 14 des
Spindelgetriebes 9 in Eingriff steht. Das Ritzel 14 ist
dabei an der Antriebswelle 4 ausgebildet und besitzt eine
Radialverzahnung. In der gezeigten Konfiguration ist das Spindelgetriebe 9 somit
ein Winkelgetriebe, das außerdem einstufig ausgestaltet
ist und direkt von der Antriebswelle 4 angetrieben ist.
Es ist klar, dass bei einer anderen Ausführungsform auch eine
Kegelverzahnung zwischen Ritzel 14 und Tellerrad 13 möglich
ist.
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Das
Tellerrad 13 dient zur Drehmomenteinleitung in die Werkzeugspindel 6,
was jedoch nicht direkt, sondern über die Sicherheitskupplung 11 erfolgt.
Dementsprechend bildet das Tellerrad 13 einerseits das
Abtriebsende des Spindelgetriebes 9 und andererseits die
Eingangsseite der Sicherheitskupplung 11. Das Tellerrad 13 ist
an der Werkzeugspindel 6 axial abgestützt. Realisiert
wird dies hier beispielsweise über einen Sicherungsring 15,
der in eine entsprechende, in der Werkzeugspindel 6 ausgebildete Ringnut 16 eingesetzt
ist. Grundsätzlich ist jedoch auch eine andere Anordnung
möglich, durch die das Tellerrad 13 relativ zur
Werkzeugspindel 6 axial fest ist. Des weiteren ist das
Tellerrad 13 relativ zur Werkzeugspindel 6 drehbar.
Es liegt somit keine unmittelbare drehfeste Kopplung zwischen Tellerrad 13 und Werkzeugspindel 6 vor.
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Die
Sicherheitskupplung 11 umfasst einen Kupplungsring 17,
der eine axiale Kupplungskontur 18 aufweist. Diese Kupplungskontur 18 kann
beispielsweise aus mehreren, in der Umfangsrichtung verteilt angeordneten
axialen Erhebungen oder Vorsprüngen bestehen. Der Kupplungsring 17 ist
relativ zum Tellerrad 13 drehfest und relativ zur Werkzeugspindel 6 axial
verstellbar. Erreicht wird dies bei der gezeigten, bevorzugten Ausführungsform
dadurch, dass das Tellerrad 13 eine Hülse 19 aufweist,
an welcher der Kupplungsring 17 so ange ordnet ist, dass
er damit drehfest gekoppelt ist und daran axial verstellbar ist.
Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der Kupplungsring 17 eine
der Hülse 19 zugewandte, als Innenmehrkant ausgestaltete
Innenseite 20 aufweist, während eine dem Kupplungsring 17 zugewandte
Außenseite 21 der Hülse 19 als dazu
komplementärer Außenmehrkant ausgestaltet ist.
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Ferner
umfasst die Sicherheitskupplung 11 eine axiale Mitnehmerkontur 22,
die komplementär zur Kupplungskontur 18 ausgestaltet
ist und die an der Werkzeugspindel 6 axial abgestützt
ist. Ferner ist die Mitnehmerkontur 22 relativ zur Werkzeugspindel 6 drehfest
angeordnet. Die Mitnehmerkontur 22 kann beispielsweise
zu den Vorsprüngen der Kupplungskontur 18 komplementäre
Vertiefungen aufweisen. Im gezeigten Beispiel ist die Mitnehmerkontur 22 an einem
Mitnehmerring 23 ausgebildet, der bezüglich der
Werkzeugspindel 6 ein separates Bauteil bildet und der
auf geeignete Weise drehfest mit der Werkzeugspindel 6 gekoppelt
ist. Zweckmäßig erfolgt auch hier die drehfeste
Kopplung mittels eines Formschlusses. Die axiale Abstützung
zwischen Mitnehmerring 23 und Werkzeugspindel 6 erfolgt
im gezeigten Beispiel über ein Radiallager 24,
das radial innen über einen Bund 25 an der Werkzeugspindel 6 und radial
außen über eine Stufe 26 am Gehäuse 2 axial abgestützt
ist. Das Lager 26 kann zusätzlich durch einen
Sicherungsring 27 gesichert sein, der in eine dafür
vorgesehene, im Gehäuse 2 ausgebildete Nut 28 eingesetzt
ist.
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Alternativ
ist es grundsätzlich auch möglich, die Mitnehmerkontur 22 unmittelbar
an der Werkzeugspindel 6 auszubilden, und zwar beispielsweise an
einem integral an der Werkzeugspindel 6 ausgeformten Bund.
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Schließlich
umfasst die Sicherheitskupplung 11 noch zumindest eine
axial wirkende Druckfeder 29. Die Druckfeder 29 ist
Beispiel als Schraubendruckfeder ausgestaltet. Alternativ sind auch
Tellerfedern bzw. ein Tellerfederpaket denkbar. Die Druckfeder 29 treibt
den Kupplungsring 17 axial an, um einen Eingriff zwischen
Kupplungskontur 18 und Mitnehmerkontur 22 herzustellen.
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Die
Hülse 19 umschließt die Werkzeugspindel 6 koaxial
und ist im Beispiel so ausgestaltet, dass sie radial an der Werkzeugspindel 6 anliegt.
Hierdurch kann ein im Eingriffsbereich zwischen Ritzel 14 und
Tellerrad 13 erzeugtes Kippmoment über die Hülse 19 an
der Werkzeugspindel 6 abgestützt werden, wodurch
sich die Belastung des Tellerrads 13 signifikant reduziert.
Grundsätzlich kann die Hülse 19 einen integralen
Bestandteil des Tellerrads 13 bilden. Bei der gezeigten
Ausführungsform umfasst das Tellerrad 13 zumindest
zwei separat hergestellte Bauteile, nämlich einerseits
die Hülse 19 und andererseits einen Ringkörper 30,
der die Verzahnung des Tellerrads 13 aufweist. Ringkörper 30 und
Hülse 19 sind auf geeignete Weise drehfest miteinander
gekoppelt, insbesondere aneinander befestigt.
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Die
Kupplungskontur 18 ist am Kupplungsring 17 so
angebracht, dass sie sich an einer vom Tellerrad 13 abgewandten
axialen Seite des Kupplungsrings 17 befindet. Dementsprechend
ist die Mitnehmerkontur 22 hier an einer dem Tellerrad 13 zugewandten
axialen Seite des Mitnehmerrings 23 ausgebildet. Des weiteren
ist die Druckfeder 29 hier im Bereich der Hülse 19 angeordnet,
derart, dass sie die Hülse 19 koaxial umschließt.
Ferner stützt sich die Druckfeder 29 axial einenends
am Tellerrad 13 bzw. an der Hülse 19 und/oder
am Ringkörper 30 ab, während sie sich
axial anderenends am Kupplungsring 17 abstützt.
Dementsprechend treibt die Druckfeder 29 den Kupplungsring 17 vom
Tellerrad 13 weggerichtet an. Gleichzeitig bewirkt die
Druckfeder 29 hierdurch eine axial vorgespannte Anlage
des Tellerrads 13, insbesondere über eine Scheibe 31,
am Sicherungsring 15.
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Beachtenswert
ist hierbei, dass das Spindelgetriebe 9 zusammen mit der
Sicherheitskupplung 11 vergleichsweise wenig Bauraum benötigt.
Insbesondere baut die Sicherheitskupplung 11 in radialer
Richtung extrem kompakt.
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Entsprechend
der hier gezeigten, bevorzugten Bauweise des Bohrhammers 1 sind
die Wellenachse 5 und die Spindelachse 7 relativ
zueinander in einem Winkel 32 angeordnet, der in der hier
gezeigten. Ausführungsform 90° beträgt.
Grundsätzlich kann dieser Winkel 32 auch von 90° abweichen,
beispielsweise um etwa 30° in der einen oder in der anderen
Richtung. Dementsprechend kann der Winkel 32 bevorzugt
in einem Bereich von etwa 60° bis etwa 120° liegen.
Dementsprechend besitzt der Bohrhammer 1 bevorzugt eine
L-Bauform bezüglich Antriebsmotor 3 und Werkzeugspindel 6 im
Unterschied zu einer bei Bohrmaschinen herkömmlichen Bauform,
bei welcher die Wellenachse 5 und die Spindelachse 7 im
wesentlichen parallel zueinander verlaufen, sogenannte „Pistolenform”.
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Die
hier gezeigte Ausführungsform charakterisiert sich außerdem
dadurch, dass auch das Hammergetriebe 10 einstufig ausgestaltet
ist und direkt von der Antriebswelle 4 des Antriebsmotors 3 angetrieben
ist. Das Hammergetriebe 10 besitzt eingangsseitig ein Antriebsrad 33,
das mit dem Ritzel 14 in Eingriff steht, und zwar insbesondere
im gleichen Axialabschnitt wie das Tellerrad 13. Das Antriebsrad 33 bildet
einen Kurbeltrieb zum Antreiben eines Druckkolbens 34 des
Hammerwerks 8. Hierzu ist das Antriebsrad 33 exzentrisch
mit einer Pleuelstange 35 verzapft, welche den Druckkolben 34 antreibt.
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Das
Antriebsrad 33 ist dabei auf einer Welle 36 drehbar
gelagert, die in einem Träger 37 gehaltert ist.
Dieser Träger 37 ist zwischen zwei Gehäuseteilen des
Gehäuses 2 angeordnet und an einem der Gehäuseteile
befestigt. Beachtenswert ist dabei, dass an diesem Träger 37 außerdem
ein Radiallager 38 abgestützt ist, das zur Lagerung
der Antriebswelle 4 dient. Hierdurch ergibt sich eine extrem
kompakte Bauform.
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Das
Hammerwerk 8 arbeitet dabei bevorzugt pneumatisch.
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Die
Sicherheitskupplung 11 arbeitet wie folgt:
Bei Drehen
der Antriebswelle 4 kämmt das Ritzel 14 mit
dem Tellerrad 13, wodurch dieses um die Spindelachse 7 rotiert.
Da die Hülse 19 relativ zum Tellerrad 13 drehfest
ist und da außerdem der Kupplungsring 17 drehfest
an der Hülse 19 angeordnet ist, rotiert auch der
Kupplungsring 17 um die Spindelachse 7. Über
den axialen Anpressdruck der Druckfeder 29 stehen die Kupplungskontur 18 und
die Mitnehmerkontur 22 in Eingriff und ermöglichen
die gewünschte Drehmomentübertragung auf den Mitnehmerring 23, der über
seine drehfeste Kopplung mit der Werkzeugspindel 6 diese
mitnimmt und dementsprechend um die Spindelachse 7 rotierend
antreibt. Sobald das zwischen Antriebsmotor 3 und Werkzeugspindel 6 übertragene
Drehmoment einen vorbestimmten Grenzwert erreicht, kann die Kupplungskontur 18 axial
aus der Mitnehmerkontur 22 austreten, wodurch der Kupplungsring 17 gegen
die Federkraft der Druckfeder 29 axial verstellt wird.
Bei insoweit geöffneter Sicherheitskupplung 11 sind
die Werkzeugspindel 6 und der Antriebsmotor 3 voneinander
entkoppelt, was eine Überlastung des Antriebsmotors 3 vermeiden
hilft.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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