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Stand der Technik
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Es ist bereits eine Wellenlagerungsvorrichtung, insbesondere eine Handwerkzeugwellenlagerungsvorrichtung, mit zumindest einer Welle, mit zumindest einem Wälzlager, das zur drehbaren Lagerung der Welle zu einem Gehäuseelement vorgesehen ist und dazu zumindest einen Innenring umfasst, der drehfest und axial beweglich mit der Welle verbunden ist, vorgeschlagen worden.
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Derartige Wellenlagerungsvorrichtungen sind beispielsweise aus der
US 2014/0 033 856 A1 , der
US 6 951 146 B1 oder der
GB 2 012 011 A bekannt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Wellenlagerungsvorrichtungen derart zu verbessern, dass mit geringem Aufwand eine optimierte Schmiermittelverteilung erzielbar ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Wellenlagerungsvorrichtung, insbesondere Handwerkzeugwellenlagerungsvorrichtung, mit zumindest einer Welle, mit zumindest einem Wälzlager, das zur drehbaren Lagerung der Welle zu einem Gehäuseelement vorgesehen ist und dazu zumindest einen Innenring umfasst, der drehfest und axial beweglich mit der Welle verbunden ist, und mit einem Vorspannelement, das den Innenring zur drehfesten Kopplung mit der Welle in einer Axialrichtung mit der Welle verspannt.
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Es wird vorgeschlagen, dass das Vorspannelement zumindest ein Flügelelement aufweist, das zur Förderung eines Schmiermittels derart vorgesehen ist, dass es bei einer Rotation des Vorspannelements das in einem Hohlraum innerhalb des Gehäuseelements befindliche Schmiermittel mittels zumindest einer Fläche, die in den Hohlraum hineinragt, verdrängt und Schmierstellen zuführt, an denen es zur Schmierung der Welle oder anderer Bauteile der Handwerkzeugmaschine benötigt wird. Dadurch kann eine Schmiermittelverteilung besonders vorteilhaft realisiert werden und insbesondere können Totstellen, in denen sich Schmiermittel stauen kann, vermieden werden.
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Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Unter einer „Wellenlagerungsvorrichtung“ soll dabei insbesondere eine Lagerungsvorrichtung für eine Welle, insbesondere eine Welle einer Handwerkzeugmaschine, verstanden werden. Unter einer „Welle“ soll dabei insbesondere ein stabförmiges Maschinenelement verstanden werden, das zum Weiterleiten von Drehbewegungen und Drehmomenten sowie zur Lagerung von rotierenden Teilen vorgesehen ist. Dabei handelt es sich hierbei bei der Welle der Wellenlagerungsvorrichtung vorzugsweise um eine Exzenterwelle eines Exzentertriebs der Handwerkzeugmaschine. Unter einer „Handwerkzeugmaschine“ soll insbesondere eine werkstückbearbeitende Maschine, vorteilhaft jedoch ein Bohr- und/oder Schlaghammer und/oder ein Multifunktionswerkzeug, verstanden werden. Unter einem „Wälzlager“ soll dabei insbesondere ein Lager verstanden werden, bei dem zwei zueinander bewegliche Komponenten, wie insbesondere ein Innenring und ein Außenring, durch rollende Wälzkörper voneinander getrennt sind, wobei der Innenring und der Außenring durch Abrollen der Wälzkörper auf Laufflächen des Außenrings und des Innenrings zueinander verdrehbar sind. Unter einem „Gehäuseelement“ soll insbesondere ein Element verstanden werden, das zumindest einen Teil der Handwerkzeugmaschine, wie insbesondere einen Teil eines Exzentertriebs der Handwerkzeugmaschine oder einen größeren Teilbereich der Handwerkzeugmaschine, umhaust. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Gehäuseelement als ein Handwerkzeugmaschinengehäuse ausgebildet ist, das die Handwerkzeugmaschine nach außen hin begrenzt. Unter „drehfest und axial beweglich“ soll insbesondere verstanden werden, dass der Innenring drehfest zu der Welle angeordnet ist, also eine Relativbewegung in Umfangsrichtung unterbunden ist, und dass der Innenring in einer Axialrichtung auf der Welle gleiten kann, um beispielsweise durch Wärme erzeugte Längendehnungen der Welle zu kompensieren. Unter einer „Axialrichtung“ soll insbesondere eine Richtung verstanden werden, die parallel zu einer Rotationsachse der Welle verläuft. Dadurch kann der Innenring des Wälzlagers besonders vorteilhaft und einfach zu der Welle fixiert werden und so insbesondere eine einfache und kostengünstige Fest-Los-Lagerung der Welle bereitgestellt werden. Unter einem „Schmiermittel“ soll insbesondere ein für eine Schmierung von beweglichen Bauteilen vorgesehenes Betriebsmittelöl oder Betriebsmittelfett verstanden werden, das zur Schmierung in der Handwerkzeugmaschine vorhanden ist.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass das Vorspannelement eine Aufnahme umfasst, die einen Innendurchmesser aufweist, der in einem unbelasteten Zustand kleiner ist als ein Außendurchmesser der Welle, auf der das Vorspannelement angeordnet ist. Unter einer „Aufnahme“ soll dabei insbesondere ein Bereich des Vorspannelements verstanden werden, über den das Vorspannelement formschlüssig mit der Welle verbindbar ist. Dabei ist die Aufnahme als Innenwandung eines Durchgangslochs ausgebildet, in dem die Welle in einem montierten Zustand angeordnet ist. Unter einem „unbelasteten Zustand“ soll dabei insbesondere ein Zustand verstanden werden, in dem keine Kraft auf das Vorspannelement ausgeübt wird und das Vorspannelement in keiner Weise elastisch oder plastisch verformt ist. Dabei soll unter einem unbelasteten Zustand auch insbesondere ein unmontierter Zustand verstanden werden, in dem das Vorspannelement nicht auf der Welle montiert ist. Zur Montage des Vorspannelements auf der Welle wird das Vorspannelement elastisch verformt, um die Aufnahme zu vergrößern, wodurch das Vorspannelement nach Wegfall einer Montagekraft, die die Aufnahme des Vorspannelements vergrößert, wieder in seinen unbelasteten Zustand zurückstrebt und so eine Haltekraft auf die Welle ausübt und auf der Welle fixiert wird. Dadurch kann das Vorspannelement besonders einfach und vorteilhaft auf der Welle fixiert werden.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass das Vorspannelement zumindest zwei weitere Flügelelemente umfasst, wobei die Flügelelemente jeweils einen gleichen Abstand zueinander aufweisen. Dadurch kann eine Schmiermittelverteilung mittels des Vorspannelements besonders vorteilhaft und effizient ausgebildet werden.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass das Vorspannelement aus einem zumindest teilweise elastischen Material gebildet ist. Unter einem „elastischen Material“ soll dabei insbesondere ein Material verstanden werden, das nach einer elastischen Auslenkung durch innere Kräfte wieder in seinen unausgelenkten Ruhezustand zurückstrebt. Dadurch kann das Vorspannelement besonders vorteilhaft ausgebildet werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Vorspannelement als ein Elastomerformteil gebildet ist. Unter einem „Elastomerformteil“ soll dabei insbesondere ein aus einem Elastomer gebildetes Bauteil verstanden werden, das in einem formgebenden Verfahren, wie beispielsweise einem Spritzgussverfahren, hergestellt ist. Unter einem „Elastomer“ soll dabei insbesondere ein formfester und elastischer Kunststoff verstanden werden. Dadurch kann das Vorspannelement besonders vorteilhaft elastisch ausgebildet und besonders kostengünstig hergestellt werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das Vorspannelement eine Shorehärte aufweist, die in einem Bereich von 50 Sh(A) bis 80 Sh(A) liegt. Unter einer „Shorehärte“ soll dabei insbesondere ein Werkstoffkennwert für Elastomere und Kunststoffe verstanden werden, der einen Widerstand gegen eine Verformung eines Werkstoffs angibt. Unter „SH (A)“ soll dabei insbesondere die Shorehärte, die mittels eines Messverfahrens nach Shore-A ermittelt wird, verstanden werden, die für Weichelastomere vorgesehen ist. Dadurch kann das Vorspannelement besonders vorteilhaft ausgebildet werden.
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Die erfindungsgemäße Wellenlagerungsvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Wellenlagerungsvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
- 1 eine Handwerkzeugmaschine mit einer erfindungsgemäße Wellenlagerungsvorrichtung,
- 2 die Wellenlagerungsvorrichtung in einer schematischen Schnittansicht und
- 3 eine schematische Darstellung eines Vorspannelements der erfindungsgemäßen Wellenlagerungsvorrichtung.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Die 1 bis 3 zeigen eine erfindungsgemäße Wellenlagerungsvorrichtung 62. Die Wellenlagerungsvorrichtung 62 ist Teil einer in 1 schematisch dargestellten Handwerkzeugmaschine 28 und gestrichelt in der 1 angedeutet. Die Wellenlagerungsvorrichtung 62 ist als eine Handwerkzeugwellenlagerungsvorrichtung ausgebildet. Die Handwerkzeugmaschine 28 ist dabei als ein Bohrhammer ausgebildet. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Handwerkzeugmaschine 28 als eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Handwerkzeugmaschine 28, wie beispielsweise eine Schlagbohrmaschine ausgebildet ist. Die Wellenlagerungsvorrichtung 62 umfasst eine Welle 10. Die Welle 10 ist dabei als eine Exzenterwelle der Handwerkzeugmaschine 28 ausgebildet. Die als Exzenterwelle ausgebildete Welle 10 umfasst eine Exzenterscheibe 30, die drehfest mit der Welle 10 verbunden ist. Dabei umfasst die Exzenterscheibe 30 einen Exzenterbolzen 32, der exzentrisch auf der Exzenterscheibe 30 angeordnet ist. Die Handwerkzeugmaschine 28 umfasst einen nicht näher dargestellten Pleuel und einen nicht näher dargestellten Kolben, wobei der Pleuel an einem ersten Ende gelenkig mit dem Exzenterbolzen 32 und an einem zweiten Ende gelenkig mit dem Kolben verbunden ist. Der Kolben ist Teil eines Schlagwerks 34 der Handwerkzeugmaschine 28 und zur Erzeugung eines Druckimpulses innerhalb des Schlagwerks 34 vorgesehen. Die Exzenterscheibe 30 weist an ihrem Umfang eine Außenverzahnung 36 auf. Über die Außenverzahnung 36 werden die Welle 10 und die Exzenterscheibe 30 angetrieben. Dazu weist die Handwerkzeugmaschine 28 eine Antriebswelle 38 auf, die von einem nicht näher dargestellten Antriebsmotor der Handwerkzeugmaschine 28 angetrieben wird und über eine Verzahnung mit der Außenverzahnung 36 der Exzenterscheibe 30 kämmt.
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Die Welle 10 weist einen Absatz 40 auf, an dem sich ein Durchmesser der Welle 10 verjüngt. Ein erster Bereich 42 der Welle 10, der der Exzenterscheibe 30 zugewandt ist und an dem die Exzenterscheibe 30 angebracht ist, weist einen Durchmesser auf, der größer ist als ein Durchmesser eines zweiten Bereichs 44 der Welle 10, der der Exzenterscheibe 30 abgewandt ist. An dem Absatz 40 geht die Welle 10 von dem ersten Bereich 42 unmittelbar in den zweiten Bereich 44 über. An einem dem zweiten Bereich 44 zugewandten Ende des ersten Bereichs 42 bildet die Welle 10 eine Stirnverzahnung 46 aus. Über die Stirnverzahnung 46 wird eine nicht näher dargestellte Übersetzung angetrieben, über die in zumindest einem Betriebszustand eine Werkzeugaufnahme der Handwerkzeugmaschine rotatorisch antreibbar ist.
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Die Handwerkzeugmaschine 28 umfasst ein Gehäuseelement 14, das die Wellenlagerungsvorrichtung 62 umgibt. Dabei ist es denkbar, dass das Gehäuseelement 14 als ein Teilgehäuse der Handwerkzeugmaschine 28, das lediglich einen Teil der Handwerkzeugmaschine 28, wie beispielsweise die Wellenlagerungsvorrichtung 62, umschließt, oder als ein Handwerkzeugmaschinengehäuse ausgebildet ist, das die Handwerkzeugmaschine 28 nach außen hin begrenzt. Die Welle 10 ist dabei drehbar zu dem Gehäuseelement 14 gelagert. Die Welle 10 ist dadurch innerhalb des Gehäuseelements 14 drehbar. Die Welle 10 ist dabei über eine Fest-Los-Lagerung drehbar in dem Gehäuseelement 14 angeordnet. Dazu weist die Wellenlagerungsvorrichtung 62 ein erstes Wälzlager 12 und ein zweites Wälzlager 48 auf. Das erste Wälzlager 12 ist in dem zweiten Bereich 44 der Welle 10 angeordnet und lagert die Welle 10 zu dem Gehäuseelement 14 dabei an einem ersten Ende, das der Exzenterscheibe 30 abgewandt ist. Das zweite Wälzlager 48 ist in dem ersten Bereich 42 der Welle 10 angeordnet und lagert die Welle 10 dabei an einer der Exzenterscheibe 30 zugewandten Stelle. Das zweite Wälzlager 48 ist dabei als ein Festlager ausgebildet. Das zweite Wälzlager 48 umfasst dazu einen Innenring 50, der drehfest und starr mit der Welle 10 verbunden ist. Der Innenring 50 sitzt mit einem Festsitz auf der Welle 10. Das zweite Wälzlager 48 umfasst einen Außenring 52, der drehfest und starr mit dem Gehäuseelement 14 verbunden ist. Dabei ist der Außenring 52 des zweiten Wälzlagers 48 mittels einer Presspassung in eine Aufnahme des Gehäuseelements 14 eingepresst. Der Außenring 52 sitzt mit einem Festsitz in dem Gehäuseelement 14. Das zweite Wälzlager 48 weist mehrere Wälzkörper 54 auf, die in einer Führungsbahn zwischen dem Innenring 50 und dem Außenring 52 des zweiten Wälzlagers 48 angeordnet sind und so eine Verdrehung des Innenrings 50 zu dem Außenring 52 durch Abrollen ermöglichen. Die Wälzkörper 54 sind dabei als Kugeln ausgebildet, wodurch das Wälzlager 48 als ein Kugellager ausgebildet ist. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Wälzkörper 54 als andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Wälzkörper, wie beispielsweise als Zylinder, Kegel, Nadeln oder Tonnen, ausgebildet sind. Über das als Festlager ausgebildete zweite Wälzlager ist die Welle 10 fest zu dem Gehäuseelement 14 fixiert.
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Das erste Wälzlager 12 ist als ein Loslager ausgebildet. Das erste Wälzlager 12 umfasst einen Innenring 16, einen Außenring 56 und zwischen dem Innenring 16 und dem Außenring 56 angeordnete Wälzkörper 58. Die Wälzkörper 58 sind als Kugeln ausgebildet, wodurch das erste Wälzlager 12 als ein Kugellager ausgebildet ist. Der Außenring 56 ist dabei über eine Presspassung mit dem Gehäuseelement 14 verpresst. Der Außenring 56 des ersten Wälzlagers 12 ist mit einem Festsitz mit dem Gehäuseelement 14 verbunden. Der Innenring 16 des ersten Wälzlagers 12 ist mittels einer Spielpassung auf der Welle 10 angeordnet. Dadurch kann sich die Welle 10 zu dem Innenring 16 verschieben, und so können axial notwendige Ausgleichsbewegungsmöglichkeiten zwischen der Welle 10 und dem Innenring 16 des ersten Wälzlagers 12 stattfinden. Dabei ist der Innenring 16 drehfest und axial beweglich mit der Welle 10 verbunden. Dadurch können temperaturbedingte Dehnungen der Welle 10 während eines Betriebs über das erste Wälzlager 12 ausgeglichen werden, indem sich die Welle 10 zu dem Innenring 16 verschiebt.
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Die Wellenlagerungsvorrichtung 62 umfasst zur drehfesten Kopplung des Innenrings 16 zu der Welle 10 ein Vorspannelement 18. Das Vorspannelement 18 verspannt den Innenring 16 des ersten Wälzlagers 12 zur drehfesten Kopplung mit der Welle 10 in einer Axialrichtung mit der Welle 10. Das Vorspannelement 18 ist dabei aus einem elastischen Material gebildet und dadurch elastisch verformbar. Dabei ist das Vorspannelement 18 als ein Elastomerformteil gebildet. Das Vorspannelement 18 ist aus einem Elastomer gebildet und in einem formgebenden Verfahren, wie beispielsweise einem Spritzgussverfahren, hergestellt. Dabei weist das Vorspannelement 18 eine Shorehärte von 70 Sh (A) auf. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Vorspannelement 18 aus einem anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden, elastischen Material gebildet ist. Das Vorspannelement 18 umfasst eine Aufnahme 20, über die das Vorspannelement 18 mit der Welle 10 verbunden ist. Das Vorspannelement 18 weist einen ringförmigen Grundkörper 60 auf. Die Aufnahme 20 ist dabei von dem inneren Umfang des ringförmigen Grundkörpers 60 gebildet. Dabei weist die Aufnahme 20 einen Innendurchmesser auf, der in einem unbelasteten Zustand kleiner ist als ein Außendurchmesser der Welle 10 in dem zweiten Bereich 44, auf dem das Vorspannelement 18 in einem montierten Zustand angeordnet ist. Bei einer Montage des Vorspannelements 18 wird das Vorspannelement 18 elastisch ausgelenkt, sodass die Aufnahme 20 ausgeweitet wird, damit das Vorspannelement 18 auf dem zweiten Bereich 44 der Welle 10 angeordnet werden kann. Nach dem Wegfallen einer Montagekraft, die die Aufnahme 20 zur Montage des Vorspannelements 18 auf der Welle 10 durch elastische Verformung des Vorspannelements 18 geweitet hat, ist das Vorspannelement 18 durch innere Kräfte bestrebt, wieder in seine in unbelastetem Zustand eingenommene Grundform zurückzukehren. Durch die inneren Kräfte, die durch das elastische Auslenken des Vorspannelements 18 entstanden sind, presst das Vorspannelement 18 auf die Welle 10 und sorgt dadurch für eine reibschlüssige Verbindung zwischen der Welle 10 und dem Vorspannelement 18.
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Das Vorspannelement 18 stützt sich mit einem ersten axialen Ende an dem Absatz 40 der Welle 10 ab, an dem die Welle 10 von dem ersten Bereich 42 in den zweiten Bereich 44 übergeht. Mit seinem zweiten axialen Ende stützt sich das Vorspannelement 18 in montiertem Zustand an dem Innenring 16 des ersten Wälzlagers 12 ab, das in dem zweiten Bereich 44 der Welle 10 angeordnet ist. Dabei ist das Vorspannelement 18 in einem montierten Zustand, in dem es zwischen dem Absatz 40 der Welle 10 und dem Innenring 16 des ersten Wälzlagers 12 angeordnet ist, in Axialrichtung gestaucht und elastisch verformt. Innere Spannungen, die das elastisch verformte Vorspannelement 18 wieder in einen unbelasteten Zustand überführen wollen, erzeugen eine Verspannkraft in Axialrichtung. Durch das Vorspannelement 18 sind die Welle 10 und der Innenring 16 des ersten Wälzlagers 12 in Axialrichtung der Welle 10 gegeneinander verspannt, wodurch der Innenring 16 des ersten Wälzlagers 12 und die Welle 10 drehfest miteinander gekoppelt sind. Durch die Verspannung des Innenrings 16 des ersten Wälzlagers 12 zu der Welle 10 werden die beiden Wälzlager 12, 48 in Axialrichtung vorgespannt, wodurch eine lebensdauerverlängernde Lagermindestbelastung erreicht werden kann. Durch die axiale Vorspannung der Wälzlager 12, 48 kann ein optimales Ablaufen der Wälzkörper 54, 58 auf den Laufflächen des entsprechenden Innenrings 16, 50 bzw. Außenrings 52, 56 sichergestellt werden und dadurch eine Lebensdauer der Wälzlager 12, 48 vorteilhaft erhöht werden.
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Zur Förderung eines Schmiermittels in dem Bereich des Vorspannelements 18 umfasst das Vorspannelement 18 drei Flügelelemente 22, 24, 26. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Vorspannelement 18 weniger als drei oder auch mehr als drei Flügelelemente 22, 24, 26 aufweist. Die drei Flügelelemente 22, 24, 26 sind an einem äußeren Umfang des Grundkörpers 60 des Vorspannelements 18 angeordnet. Dabei sind die Flügelelemente 22, 24, 26 gleichmäßig um den Umfang des Grundkörpers 60 angeordnet. Die Flügelelemente 22, 24, 26 weisen jeweils einen gleichen Abstand zueinander auf. Dabei erstrecken sich die Flügelelemente 22, 24, 26 jeweils von dem Grundkörper 60 des Vorspannelements 18 in radialer Richtung nach außen. Dabei sind die Flügelelemente 22, 24, 26 in einem dem Grundkörper 60 zugewandten Bereich trapezförmig ausgebildet. In einem dem Grundkörper 60 abgewandten äußeren Teilbereich gehen die Flügelelemente 22, 24, 26 von ihrer Trapezform in eine Rechteckform über. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Flügelelemente 22, 24, 26 eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Form aufweisen und beispielsweise auch gekrümmte Flächen aufweisen. Die Flügelelemente 22, 24, 26 sind dabei einstückig mit dem Grundkörper 60 des Vorspannelements 18 ausgebildet. Während eines Betriebs, in dem die Welle 10 rotiert, rotiert auch das Vorspannelement 18 und die Flügelelemente 22, 24, 26 verdrängen ein Schmiermittel, das sich in dem Bereich des Vorspannelements 18 befindet, sodass es zu Schmierstellen gelangen kann, an denen es zur Schmierung der Welle 10 oder anderer Bauteile der Handwerkzeugmaschine 28 benötigt wird.
