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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine mit einer Antriebseinheit, die zum Antrieb mit einer Energiequelle verbunden ist, einer Abtriebseinheit und einem Winkelgetriebe zum Übertragen einer Drehbewegung und eines Drehmomentes von der Antriebseinheit, an der das Drehmoment eingeleitet wird, zu der Abtriebseinheit, an der das Drehmoment abgenommen wird, wobei die Antriebseinheit eine Antriebswelle und die Abtriebseinheit eine Abtriebswelle aufweisen und wobei das Winkelgetriebe in einem Gehäuseelement der Handwerkzeugmaschine angeordnet ist.
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Handwerkzeugmaschinen sind Werkzeugmaschinen, die während eines Einsatzes durch eine einzige Person frei beweglich getragen bzw. gehalten werden können. Hierzu weisen diese zumindest eine, in der Regel ergonomisch geformte, Griffeinrichtung auf. Handwerkzeugmaschinen weisen eine eigenständige Antriebseinheit innerhalb eines Gehäuseelementes auf. Die Antriebseinheit wird über eine Energiequelle mit Energie versorgt. Die Energiequelle kann beispielsweise ein Elektromotor, eine Drucklufteinrichtung oder ein Akkumulator sein. Von der Antriebseinheit wird ein Drehmoment in die Handwerkzeugmaschine eingeleitet und zu einer Abtriebseinheit übertragen. Die Abtriebseinheit nimmt das Drehmoment ab und überträgt es auf ein Werkstück oder Dergleichen.
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Bei bekannten Handwerkzeugmaschinen ist zur Übertragung der Drehbewegung und des Drehmomentes ein Zahnradwinkelgetriebe zwischen der Antriebseinheit und der Abtriebseinheit vorgesehen. D. h., bei einem derartigen Winkelgetriebe werden die Drehbewegung und das Drehmoment über ineinandergreifende Zahnräder übertragen. Beispielsweise weist ein klassisches Zahnradwinkelgetriebe zwei Kegelzahnräder auf, die bei einer Drehung ineinandergreifen. Die Kegelräder ermöglichen eine unveränderliche Winkellage zwischen der Antriebswelle der Antriebseinheit und der Abtriebswelle der Abtriebseinheit.
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Nachteilig bei derartigen Zahnradwinkelgetrieben ist, dass Wirkungsgradverluste auftreten. Je nach Verzahnung schwankt die Drehmomentübertragung erheblich. Zur Herstellung unterschieder Winkelgrade zwischen der Achse der Antriebswelle und der Achse der Abtriebswelle sind jeweils andere Zahnräder und Verzahnungen erforderlich. Unterschiedliche Zahnräder erfordern wiederum aufgrund ihrer unterschiedlichen Dimensionen und Lage zueinander verschiedenartige Gehäuseelemente. Um eine Beugewinkeländerung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle zu erlangen ist sowohl ein neues Gehäuseelement, als auch ein neues Zahnradwinkelgetriebe erforderlich. Hierdurch entstehen unnötig hohe Kosten, insbesondere Material- und Umrüstkosten. Ein weiterer Nachtteil ist, dass die Zahnräder des Zahnradwinkelgetriebes in regelmäßigen Zeitintervallen geschmiert werden müssen, um Ihre volle Funktionstätigkeit aufrecht zu erhalten. Handwerkzeugmaschinen mit Zahnradwinkelgetrieben sind außerdem relativ laut aufgrund der ineinandergreifenden Zähne der Zahnräder.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Handwerkzeugmaschine zu schaffen, die die Nachteile der zuvor erwähnten Handwerkzeugmaschinen mit einem Zahnradwinkelgetriebe überwindet. Insbesondere soll eine Handwerkzeugmaschine geschaffen werden, die geringe Wirkungsgradverluste und eine relative konstante Drehmomentübertragung gewährleistet und dabei zusätzlich einen geringen Verschleiß aufweist und relativ geräuscharm betrieben werden kann.
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Diese Aufgabe(n) wird/werden erfindungsgemäß durch eine Handwerkzeugmaschine mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
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Die Aufgabe wird bei einer Handwerkzeugmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Winkelgetriebe ein Gelenkwellengetriebe aufweist.
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Eine Handwerkzeugmaschine mit einer Antriebseinheit, die zum Antrieb mit einer Energiequelle verbunden ist, einer Abtriebseinheit und einem Winkelgetriebe zum Übertragen einer Drehbewegung und eines Drehmomentes von der Antriebseinheit, an der das Drehmoment eingeleitet wird, zu der Abtriebseinheit, an der das Drehmoment abgenommen wird, wobei die Antriebseinheit eine Antriebswelle und die Abtriebseinheit eine Abtriebswelle aufweist und wobei das Winkelgetriebe in einem Gehäuseelement der Handwerkzeugmaschine angeordnet ist, und bei der das Winkelgetriebe ein Gelenkwellengetriebe aufweist, weist sehr geringe Wirkungsgradverluste und eine sehr hohe Drehmomentwiederholgenauigkeit auf. Das von der Antriebseinheit eingeleitete Drehmoment kann mittels eines derartigen Gelenkwellengetriebes eins zu eins auf die Abtriebseinheit übertragen werden. Das Gelenkwellengetriebe weist ferner einen geringeren Verschleiß als ein Zahnradwinkelgetriebe auf.
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Ein Gelenkwellengetriebe dient unter anderem zur Übertragung von Drehmomenten bei nicht fluchtenden Drehachsen und sich gegeneinander bewegenden Einheiten. Die nicht fluchtenden Drehachsen werden bei der Handwerkzeugmaschine durch die Antriebswelle der Antriebseinheit und die Abtriebswelle der Abtriebseinheit gebildet. Ferner können Gelenkwellen zum Längenausgleich genutzt werden. Eine Gelenkwelle kann auch zweigeteilt ausgebildet sein. So kann ein erstes Gelenkwellenelement axial beweglich in einem hohlprofilförmigen zweiten Gelenkwellenelement gelagert sein.
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Im Lichte der Erfindung sind Handwerkzeugmaschinen Werkzeugmaschinen, die insbesondere durch eine einzige Person händisch bedient werden können. Hierzu weisen die Handwerkzeugmaschinen eine, insbesondere ergonomisch geformte, Griffeinrichtung auf. Derartige Handwerkzeugmaschinen weisen ferner eine eigenständige Antriebseinheit auf, die zugeführte Energie von in eine Drehbewegung umsetzen kann. Als Antriebseinheit wird im Lichte der Erfindung nicht die menschliche Arbeitskraft angesehen. Die Energie kann dabei von außen zugeführt, aber auch intern bereitgestellt werden. Das von der Antriebseinheit eingeleitete Drehmoment wird von der Antriebswelle auf das Gelenkwellengetriebe übertragen. Das Gelenkwellengetriebe überträgt das Drehmoment vorteilhafterweise eins zu eins auf die Abtriebswelle der Abtriebseinheit. Die Abtriebseinheit nimmt das Drehmoment ab und überträgt es auf ein Werkstück oder Dergleichen.
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Das Gelenkwellengetriebe ist in ein Gehäuseelement der Handwerkzeugmaschine eingebettet. Das Gehäuseelement schützt das Gelenkwellengetriebe und dient gleichzeitig als Befestigung bzw. Lagerung des Gelenkwellengetriebes.
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Ein weiterer Vorteil einer derartigen Handwerkzeugmaschine, die als Winkelgetriebe ein Gelenkwellengetriebe aufweist, ist, dass ein und dasselbe Gelenkwellengetriebe für verschiedene Beugewinkel verwendet werden kann. D. h., zur Einstellung eines anderen Beugewinkels kann dasselbe Gelenkwellengetriebe verwendet werden. Dieses ist lediglich in einem anderen Gehäuseelement anzuordnen. Die Umrüstung der Handwerkzeugmaschine erfordert daher lediglich ein neues Gehäuseelement, welches zur Fixierung des Gelenkwellengetriebes bzw. der Antriebs- und Abtriebseinheit dient. Dadurch, dass das Gelenkwellengetriebe flexibel ausgebildet ist, kann dieses in verschiedensten Handwerkzeugmaschinen, d. h. in Handwerkzeugmaschinen, die einen unterschiedlichen Beugewinkel zwischen der Achse der Antriebswelle und der Achse der Abtriebswelle aufweisen, eingesetzt werden. Das Gehäuseelement bildet zusammen mit dem in dem Gehäuseelement gelagerten Gelenkwellengetriebe den sogenannten Wellengelenkkopf der Handwerkzeugmaschine. Dieser Wellengelenkkopf kann durch das flexible Gelenkwellengetriebe variabel ausgestaltet werden. Ein weiterer Vorteil der Handwerkzeugmaschine ist, dass durch das Gelenkwellengetriebe die Handwerkzeugmaschine geräuscharm betrieben werden kann. Die Geräuschentwicklung ist bei einem im Betrieb befindlichen Gelenkwellengetriebe deutlich geringer, als die Geräuschentwicklung eines im Betrieb befindlichen Zahnradwinkelgetriebes.
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Gemäß einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung kann bei der Handwerkzeugmaschine vorgesehen sein, dass die Antriebseinheit der Handwerkzeugmaschine elektrisch oder über Druckluft angetrieben ist. D. h., die Antriebseinheit ist mit einer elektrischen Energiequelle oder mit einer drucklufterzeugenden Einrichtung verbunden. Die elektrische Stromversorgung wird insbesondere mittels eines Stromkabels, die Druckluftversorgung mittels eines Druckluftschlauches hergestellt. Die Antriebseinheit in der Handwerkzeugmaschine setzt die elektrische Energie bzw. die von der Druckluft ausgeübte Energie in eine Drehbewegung bzw. in ein Drehmoment um.
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Besonders bevorzugt ist eine Handwerkzeugmaschine, bei der die Energiequelle Teil der Handwerkzeugmaschine ist. D. h., die Energiequelle ist in oder an der Handwerkzeugmaschine angeordnet. Vorzugsweise ist die Energiequelle innerhalb des Gehäuses angeordnet. Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung kann bei der Handwerkzeugmaschine vorgesehen sein, dass die Energiequelle ein Akkumulator ist. Es können selbstverständlich auch zwei oder mehr Akkumulatoren vorgesehen sein. Der Akkumulator ist insbesondere über eine Steckverbindung an der Handwerkzeugmaschine befestigbar. Hierzu weist die Handwerkzeugmaschine vorteilhafterweise eine Steckaufnahme mit elektrischen Kontakten auf, in die der Akkumulator eingesteckt werden kann. In der eingesteckten Position ist der Akkumulator an der Handwerkzeugmaschine befestigbar und über elektrische Kontakte des Akkumulators kann eine elektrische Verbindung zu der Antriebseinheit der elektrischen Handwerkzeugmaschine hergestellt werden. Der Akkumulator ist Teil der Handwerkzeugmaschine. Dabei ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Handwerkzeugmaschine der Akkumulator derart an der Handwerkzeugmaschine angeordnet, dass er zum Aufladen in einer Aufladestation leicht von der Handwerkzeugmaschine entfernt werden kann. Durch den Akkumulator kann die Handwerkzeugmaschine sehr flexibel eingesetzt werden, da diese nicht abhängig von einer externen Stromversorgung ist. Die Energiequelle, insbesondere der Akkumulator, ist mit der Antriebseinheit verbunden, um diese Anzutreiben.
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Gemäß einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung kann bei der Handwerkzeugmaschine vorgesehen sein, dass das Gelenkwellengetriebe ein Kreuzgelenk, welches die Antriebswelle der Antriebseinheit mit der Abtriebswelle der Abtriebseinheit verbindet, aufweist. Ein Kreuzgelenk stellt ein Gelenk dar, welches in einer sich drehenden Welle, hier der Antriebswelle der Antriebseinheit, einen Knick bei gleichzeitig andauernder Kraftübertragung auf die Abtriebswelle der Abtriebseinheit ermöglicht. Das Kreuzgelenk ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass ein zentrales Kreuz an zwei gegenüberliegenden Enden mit drehbaren Gelenken an der Antriebswelle befestigt ist und die beiden anderen, sich ebenfalls gegenüberliegenden Enden mit drehbaren Gelenken an der Abtriebswelle befestigt sind. Kreuzgelenke weisen einen ausgezeichneten Wirkungsgrad auf. Die Drehmomentübertragung ist durch ein Kreuzgelenk sehr konstant. Ferner ermöglichen Kreuzgelenke eine sehr hohe Drehmomentwiederholgenauigkeit.
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Bevorzugt ist des Weiteren eine Handwerkzeugmaschine, die dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenkwellengetriebe eine Gelenkwelle, ein erstes Kreuzgelenk, welches die Gelenkwelle mit der Antriebswelle der Antriebseinheit verbindet, und ein zweites Kreuzgelenk, welches die Gelenkwelle mit der Abtriebswelle der Abtriebseinheit verbindet, aufweist. Das von der Antriebseinheit eingeleitete Drehmoment wird über die Antriebswelle auf das erste Kreuzgelenk weitergeleitet, das das Drehmoment auf die Gelenkwelle weitergibt. Von der Gelenkwelle wird das Drehmoment über das zweite Kreuzgelenk auf die Abtriebswelle der Abtriebseinheit übertragen. Ein derart ausgebildetes Gelenkwellengetriebe ermöglicht die Drehmomentübertragung von der Antriebswelle zu der Abtriebswelle, wobei die Drehachsen der Antriebswelle und der Abtriebswelle parallel zueinander verlaufen können. Die Drehachsen der Antriebswelle und der Abtriebswelle verlaufen jedoch bevorzugt geneigt zueinander. Der Gesamtbeugungswinkel des Gelenkwellengetriebes entspricht der Summe der beiden Beugungswinkel zwischen der Achse der Gelenkwelle und der Achse der Antriebswelle sowie der Achse der Gelenkwelle und der Achse der Abtriebswelle.
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Gemäß einer anderen zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung kann bei der Handwerkzeugmaschine vorgesehen sein, dass das Gelenkwellengetriebe eine Gleichlaufwelle, ein erstes Gleichlaufgelenk, welches die Gleichlaufwelle mit der Antriebswelle der Antriebseinheit verbindet, und ein zweites Gleichlaufgelenk, welches die Gleichlaufwelle mit der Abtriebswelle der Abtriebseinheit verbindet, aufweist. Die Gleichlaufwelle stellt eine Sonderform der Gelenkwelle dar, die auch dann keine Ungleichförmigkeit bei der Übertragung der Drehbewegung erzeugt, wenn am Gelenk Biegewinkel auftreten. Gleichlaufgelenke, auch als Weitwinkelgelenke bezeichnet, sind Gelenke, die eine besonders gleichmäßige Drehmomentübertragung von der Antriebswelle auf die winkelig zu der Antriebswelle angeordnete Abtriebswelle ermöglichen. Gleichlaufgelenke übertragen die Drehbewegung auch bei größeren Beugungswinkeln sehr gleichförmig.
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Bevorzugt ist weiterhin eine Handwerkzeugmaschine, bei der das Gelenkwellengetriebe einen Gesamtbeugewinkel zwischen 0° und 90°, insbesondere zwischen 15° und 60° und ganz besonders zwischen 30° und 50°, aufweist. Ein Gleichlaufgelenk ermöglicht beispielsweise einen Beugewinkel von bis zu 50°. Der Beugewinkel von Kreuzgelenken kann bis ca. maximal 45° betragen. Durch die Verwendung von zwei Kreuzgelenken oder zwei Gleichlaufgelenken mit entsprechender Gelenkwelle bzw. Gleichlaufwelle können problemlos Beugewinkel von über 50, d. h. bis 90°, erreicht werden. Besonders bevorzugt sind Handwerkzeugmaschinen, bei denen der Gesamtbeugewinkel zwischen der Antriebs- und der Abtriebswelle zwischen 15° und 60° und ganz besonders zwischen 30° und 50° liegt. Dies ermöglicht, dass die Handwerkzeugmaschine eine ergonomisch günstige Form, ähnlich einer Pistole, aufweisen kann. Der Wellengelenkkopf kann durch das flexible Gelenkwellengetriebe gradweise verstellt werden. Lediglich das das Gelenkwellengetriebe umgebende Gehäuseelement muss bei einer Beugewinkeländerung geändert werden.
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Das Gelenkwellengetriebe der Handwerkzeugmaschine kann als Kardangetriebe ausgebildet sein. Das Kardangetriebe weist eine Kardanwelle, die insbesondere hohlprofilförmig ausgebildet ist, und zwei Kreuzgelenke oder zwei elastische Scheiben auf. Elastische Scheiben können für die Übertragung von geringen Drehmomenten eingesetzt werden.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung kann bei der Handwerkzeugmaschine vorgesehen sein, dass die Antriebswelle mittels wenigstens eines ersten Lagers und die Abtriebswelle mittels wenigstens eines zweiten Lagers an der Innenwandung des Gehäuseelementes der Handwerkzeugmaschine angeordnet sind. Die Lager ermöglichen die Drehung der Antriebs- und Abtriebswelle und sorgen für die Fixierung des Gelenkwellengetriebes innerhalb des Gehäuseelementes. Durch die Lagerung der Wellen ist der Beugungswinkel des Gelenkwellengetriebes festgelegt. Die Lager können selbstschmierend ausgebildet sein. Das Gelenkwellengetriebe erfordert keine ständige Schmierung, wie es bei Zahnrädern notwendig ist. Daher ist eine Handwerkzeugmaschine bevorzugt, bei der das Gelenkwellengetriebe abgedichtet innerhalb des Gehäuseelementes der Handwerkzeugmaschine angeordnet ist.
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Gemäß einer ganz besonderen Ausführungsform der Handwerkzeugmaschine ist die Handwerkzeugmaschine ein Elektrowerkzeug, ein druckluftbetriebenes Werkzeug oder ein Akkuwerkzeug. Dabei ist das Elektrowerkzeug vorteilhafterweise ein Elektroschrauber, das druckluftbetriebene Werkzeug vorteilhafterweise ein Druckluftschrauber und das Akkuwerkzeug vorteilhafterweise ein Akkuschrauber. Derartige Handwerkzeugmaschinen weisen sehr geringe Wirkungsgradverluste auf, besitzen eine hohe Drehmomentwiederhohlgenauigkeit und weisen eine geringen Verschleiß auf. Ferner ist das Gelenkwellengetriebe in einen großen Beugewinkelbereich, insbesondere einen Beugewinkelbereich von 0° bis 90°, einsetzbar. Diese erhöht die Flexibilität der Handwerkzeugmaschine. D. h., bei einer derartigen Handwerkzeugmaschine ist eine flexible Wellengelenkkopfgestaltung, insbesondere eine gradweise Einstellung des Wellengelenkkopfes, möglich. Lediglich das das Gelenkwellengetriebe umgebende Gehäuseelement ist bei einer Änderung des Gesamtbeugungswinkels anzupassen.
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Die Erfindung sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt schematisch:
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1 ein in einem Gehäuseelement einer Handwerkzeugmaschine angeordnetes Gelenkwellengetriebe.
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In der 1 ist ein in einem Gehäuseelement 4 einer Handwerkzeugmaschine angeordnetes Gelenkwellengetriebe 1 dargestellt. Das Gehäuseelement 4 bildet zusammen mit dem Gelenkwellengetriebe 1 den Wellengelenkkopf 20.
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Die Handwerkzeugmaschine weist eine Antriebseinheit und eine Abtriebseinheit auf. Die Antriebseinheit gibt über die Antriebswelle 2 ein Drehmoment an das Gelenkwellengetriebe 1 weiter, welches das Drehmoment wiederum an die Abtriebswelle 3 der Abtriebseinheit überträgt. Die Antriebswelle 2 ist mittels zumindest eines erstes Lagers 5 an der Innenwandung des Gehäuseelementes 4 abgedichtet angeordnet. Die Abtriebswelle 3 ist mittels zwei zweiten Lagern 6 an der Innenwandung des Gehäuseelementes 4 abgedichtet angeordnet. Das Gelenkwellengetriebe 1 weist eine Gelenkwelle 13, ein erstes Kreuzgelenk 11, das die Gelenkwelle 13 drehbeweglich mit der Antriebswelle 2 verbindet, und ein zweites Kreuzgelenk 12, das die Gelenkwelle 13 drehbeweglich mit der Abtriebswelle 3 verbindet, auf. Die Form des Gehäuseelementes 4 gibt den Gesamtbeugewinkel des Gelenkwellengetriebes 1 und damit des Wellengelenkkopfes 20 vor. In diesem möglichen Ausführungsbeispiel des Wellengelenkkopfes 20 weist das Gelenkwellengetriebe 1 einen Gesamtbeugewinkel von ca. 45° auf. Der Gesamtbeugewinkel entspricht dem Winkel zwischen der Drehachse 8 der Antriebswelle 2 und der Drehachse 7 der Abtriebswelle 3.
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Das Gelenkwellengetriebe 1 kann verschiedenste Gesamtbeugewinkel einnehmen. D. h., der Gesamtbeugewinkel ist lediglich abhängig von dem Gehäuseelement 4. So kann das Gelenkwellengetriebe 1 verschiedenartige Gesamtbeugewinkel einnehmen, wenn das Gehäuseelement 4 entsprechend angepasst wird. So können Gesamtbeugewinkel von 0° bis 90° durch ein derartiges Gelenkwellengetriebe 1 erreicht werden.
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Die Handwerkzeugmaschine ist vorzugsweise ein Elektrowerkzeug, ein druckluftbetriebenes Werkzeug oder ein Akkuwerkzeug. Dabei ist das Elektrowerkzeug insbesondere als ein Elektroschrauber, das druckluftbetriebene Werkzeug insbesondere als ein Druckluftschrauber und das Akkuwerkzeug insbesondere als ein Akkuschrauber ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist die Handwerkzeugmaschine als ein Akkuwerkzeug ausgebildet. Hierbei ist wenigstens ein Akkumulator an der Handwerkzeugmaschine befestigt, d. h. Teil der Handwerkzeugmaschine.
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Handwerkzeugmaschinen mit derartigen Wellengelenkköpfen 20 weisen sehr geringe Wirkungsgradverluste auf, besitzen eine hohe Drehmomentwiederhohlgenauigkeit und weisen eine geringen Verschleiß auf. Ferner ist das Gelenkwellengetriebe 1 aufgrund seiner Flexibilität in einen großen Beugewinkelbereich, insbesondere einen Beugewinkelbereich von 0° bis 90°, einsetzbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gelenkwellengetriebe
- 2
- Antriebswelle
- 3
- Abtriebswelle
- 4
- Gehäuseelement
- 5
- erstes Lager
- 6
- zweites Lager
- 7
- Drehachse der Abtriebswelle
- 8
- Drehachse der Antriebswelle
- 11
- erstes Kreuzgelenk
- 12
- zweites Kreuzgelenk
- 13
- Gelenkwelle
- 20
- Wellengelenkkopf
