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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftwerkzeug, wie beispielsweise einen Bohrhammer, der von einem bürstenlosen Motor angetrieben wird.
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Beschreibung des technischen Hintergrunds
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Kraftwerkzeuge, wie beispielsweise ein Bohrhammer, der von einem bürstenlosen Motor angetrieben wird, sind bekannt. Ein bürstenloser Motor, wie er in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2017-7068 beschrieben ist, weist einen Stator mit Spulen auf, einen Rotor mit einer Drehwelle und eine Sensorleiterplatte, die auf dem Stator montiert ist und drei Magnetsensoren aufweist (Drehdetektionsbauteile, wie beispielsweise Hall-Elemente). Die Magnetsensoren detektieren die Position eines Dauermagneten, der sich in dem Rotor befindet, und geben ein Detektionssignal aus. Eine Steuerung bestimmt die Drehposition des Rotors basierend auf dem Detektionssignal von den Magnetsensoren und energetisiert die Statorspulen der Reihe nach durch Schaltelemente, um den Rotor zu drehen.
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Bei der Montage des bürstenlosen Motors für ein Kraftwerkzeug wird der Rotor installiert, wobei die Sensorleiterplatte auf dem Stator montiert ist. Die Sensorleiterplatte hat ein zentrales Durchgangsloch, durch das die Drehwelle des Rotors und ihre Lager innerhalb der Magnetsensoren verlaufen können. Das Lager zum Aufnehmen der Drehwelle kann folglich keinen größeren Durchmesser haben als das Durchgangsloch in der Sensorleiterplatte. Dies begrenzt die Lagerlebensdauer und verringert die Haltbarkeit des Kraftwerkzeugs.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
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Ein oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung richten sich an die Verbesserung der Haltbarkeit eines Kraftwerkzeugs, das einen bürstenlosen Motor mit einer Sensorleiterplatte aufweist.
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung schafft ein Kraftwerkzeug mit:
- einem Gehäuse;
- einem bürstenlosen Motor, der aufweist:
- einen Rotor mit einer Drehwelle,
- einen Stator, und
- eine Sensorleiterplatte, die an dem Stator befestigt ist und ein Drehdetektionsbauteil aufweist, das konfiguriert ist zum Detektieren der Drehung des Rotors, und die die Drehwelle durch sie hindurch verlaufend aufnimmt; und
- einem Lager, das in dem Gehäuse gehalten wird und die Drehwelle abstützt, wobei das Lager das Drehdetektionsbauteil in einer axialen Richtung der Drehwelle überlappt.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Offenbarung schafft ein Kraftwerkzeug mit:
- einem Gehäuse;
- einem bürstenlosen Motor, der aufweist:
- einen Rotor mit einer Drehwelle,
- einen Stator, und
- eine Sensorleiterplatte, die an dem Stator befestigt ist und ein Drehdetektionsbauteil aufweist, das konfiguriert ist zum Detektieren der Drehung des Rotors; und
- einem Lager, das in dem Gehäuse gehalten wird und die Drehwelle abstützt,
- wobei die Sensorleiterplatte ein Loch aufweist, das einen Radius hat, der größer ist als ein Abstand von einem Zentrum der Drehwelle zu dem Drehdetektionsbauteil.
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Ein dritter Aspekt der vorliegenden Offenbarung schafft ein Kraftwerkzeug mit:
- einem Gehäuse;
- einem bürstenlosen Motor, der aufweist:
- einen Rotor mit einer Drehwelle,
- einen Stator, und
- eine Sensorleiterplatte, die an dem Stator befestigt ist und ein Drehdetektionsbauteil aufweist, das konfiguriert ist zum Detektieren der Drehung des Rotors, und die die Drehwelle durch sie hindurch verlaufend aufnimmt; und
- einem Lager, das in dem Gehäuse gehalten wird und die Drehwelle abstützt,
- wobei die Sensorleiterplatte aufweist:
- ein Durchgangsloch, durch das sich die Drehwelle erstreckt, mit einem kleineren Durchmesser als das Lager und mit einer Peripherie, an der sich das Drehdetektionsbauteil befindet, und
- eine Öffnung, die sich radial von dem Durchgangsloch aus erstreckt und größer ist als der Durchmesser der Drehwelle.
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Ein vierter Aspekt der vorliegenden Offenbarung schafft einen bürstenlosen Motor, mit:
- einem Rotor mit einer Drehwelle;
- einem Stator;
- einer Sensorleiterplatte, die an dem Stator befestigt ist und ein Drehdetektionsbauteil aufweist, das konfiguriert ist zum Detektieren der Drehung des Rotors, und die die Drehwelle durch sie hindurch verlaufend aufnimmt; und
- einem Lager, das die Drehwelle abstützt, wobei das Lager das Drehdetektionsbauteil in einer axialen Richtung der Drehwelle überlappt.
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Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Offenbarung schafft einen bürstenlosen Motor, mit:
- einem Rotor, der eine Drehwelle aufweist;
- einem Stator;
- einer Sensorleiterplatte, die an dem Stator befestigt ist und ein Drehdetektionsbauteil aufweist, das konfiguriert ist zum Detektieren der Drehung des Rotors, und das die Drehwelle durch sie hindurch verlaufend aufnimmt; und
- einem Lager, das die Drehwelle abstützt,
- wobei die Sensorleiterplatte ein Loch aufweist, das einen Radius hat, der größer ist als ein Abstand von einem Zentrum der Drehwelle zu dem Drehdetektionsbauteil.
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Ein sechster Aspekt der vorliegenden Offenbarung schafft einen bürstenlosen Motor, mit:
- einem Rotor, der eine Drehwelle aufweist;
- einem Stator;
- einer Sensorleiterplatte, die an dem Stator befestigt ist und ein Drehdetektionsbauteil aufweist zum Detektieren der Drehung des Rotors, und die die Drehwelle durch sie hindurch verlaufend aufnimmt; und
- einem Lager, das die Drehwelle abstützt,
- wobei die Sensorleiterplatte aufweist:
- ein Durchgangsloch, durch das sich die Drehwelle erstreckt, mit einem kleineren Durchmesser als das Lager und mit einer Peripherie, an der das Drehdetektionsbauteil angeordnet ist, und
- eine Öffnung, die sich radial von dem Durchgangsloch aus erstreckt und größer ist als ein Durchmesser der Drehwelle.
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Ein siebter Aspekt der vorliegenden Offenbarung schafft ein Verfahren zur Montage (Zusammenbauen) eines bürstenlosen Motors, wobei das Verfahren aufweist:
- Montieren eines Rotors, der eine Drehwelle aufweist, und eines Lagers an einem Stator;
- Platzieren des Lagers und der Drehwelle durch ein Interferenzverhinderungsloch in einer Sensorleiterplatte, die ein Drehdetektionsbauteil aufweist;
- Positionieren der Drehwelle an einem Durchgangsloch, das mit dem Interferenzverhinderungsloch kontinuierlich fortlaufend ausgebildet ist und einen kleineren Durchmesser hat als das Interferenzverhinderungsloch und das Lager; und
- Montieren der Sensorleiterplatte an dem Stator.
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Ein achter Aspekt der vorliegenden Offenbarung schafft ein Verfahren zum Zusammenbauen eines bürstenlosen Motors, wobei das Verfahren aufweist:
- Montieren eines Rotors, der eine Drehwelle aufweist, und eines Lagers an einem Stator;
- Platzieren des Lagers und der Drehwelle durch ein Loch in einer Sensorleiterplatte, die ein Drehdetektionsbauteil aufweist, wobei das Loch einen Radius R hat, der größer ist als ein Abstand D von einem Zentrum der Drehwelle zu dem Drehdetektionsbauteil;
- Positionieren der Drehwelle an einem Durchgangsloch, das mit dem Loch kontinuierlich fortlaufend ausgebildet ist und einen kleineren Durchmesser hat als das Loch und das Lager; und
- Montieren der Sensorleiterplatte an dem Stator.
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Ein neunter Aspekt der vorliegenden Offenbarung schafft ein Verfahren zum Zusammenbauen eines bürstenlosen Motors, wobei das Verfahren aufweist:
- Montieren eines Rotors, der eine Drehwelle aufweist, und eines Lagers an einem Stator;
- Platzieren der Drehwelle durch eine Öffnung in einer Sensorleiterplatte, die ein Drehdetektionsbauteil aufweist, und die einen kleineren Durchmesser hat als das Lager;
- Positionieren der Drehwelle an einem Durchgangsloch, das mit der Öffnung kontinuierlich ausgebildet ist und einen kleineren Durchmesser als das Lager hat; und Montieren der Sensorleiterplatte an dem Stator.
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Die obigen Aspekte der vorliegenden Erfindung verbessern die Haltbarkeit eines Kraftwerkzeugs, das einen bürstenlosen Motor mit einer Sensorleiterplatte aufweist.
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Figurenliste
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- 1 zeigt einen Längsquerschnitt entlang der Zentrumslinie eines Bohrhammers.
- 2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines bürstenlosen Motors.
- 3 zeigt eine Frontansicht eines Stators.
- 4A zeigt eine Draufsicht einer Sensorleiterplatte (benachbart zu einem unteren Isolator), und 4B zeigt eine Bodenansicht der Sensorleiterplatte.
- 5A zeigt eine perspektivische Ansicht der Sensorleiterplatte, die zu montieren ist, und 5B zeigt eine Seitenansicht der zu montierenden Sensorleiterplatte.
- 6A zeigt eine perspektivische Ansicht der zu positionierenden Sensorleiterplatte, 6B zeigt eine Seitenansicht der zu positionierenden Sensorleiterplatte, und 6C zeigt eine Frontansicht der zu positionierenden Sensorleiterplatte.
- 7A zeigt eine perspektivische Ansicht der Sensorleiterplatte nach der Positionierung, 7B zeigt eine Seitenansicht der Sensorleiterplatte nach der Positionierung, und 7C zeigt eine Frontansicht der Sensorleiterplatte nach der Positionierung.
- 8A zeigt eine Frontansicht einer zu montierenden modifizierten Sensorleiterplatte, und 8B zeigt eine perspektivische Ansicht der zu montierenden modifizierten Sensorleiterplatte.
- 9A zeigt eine Frontansicht der modifizierten Sensorleiterplatte nach der Positionierung, und 9B zeigt eine perspektivische Ansicht der modifizierten Sensorleiterplatte nach der Positionierung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Ein Kraftwerkzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel wird jetzt unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt eine Längsquerschnittsansicht eines Bohrhammers, der ein Beispiel für ein Kraftwerkzeug ist. Der Bohrhammer 1 weist ein Körpergehäuse 2 und ein Frontgehäuse 3 auf. Das Körpergehäuse 2 weist einen bürstenlosen Motor und andere Teile auf und wird zusammengebaut durch Befestigung eines Paars von einer rechten und einer linken Hälfte des Gehäuses mit mehreren Schrauben 5. Das Frontgehäuse 3 ist ein verjüngtes zylindrisches Gehäuse zum Aufnehmen einer Ausgabeeinheit 6, und wird an dem oberen Frontbereich des Körpergehäuses 2 mit Schrauben (nicht gezeigt) von vorne befestigt.
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Der bürstenlose Motor 4 ist ein Innenlaufmotor mit einem zylindrischen Stator 7 und einem Rotor 8, der sich durch den Stator 7 erstreckt und wird mit einer Drehwelle 9 des Rotors 8 gehalten, die nach oben und schräg nach hinten geneigt ist. Das Körpergehäuse 2 hat eine Batterieanbringung 10 hinter dem bürstenlosen Motor 4. Die Batterieanbringung 10 hält zwei Batteriepacks 11, die als Leistungsversorgung dienen. Die Batterieanbringung 10 weist eine Steuerung 12 auf, die sich in der Figur horizontal erstreckt, und Anschlussanbringungen 13 zur elektrischen Verbindung der Batteriepacks 11 unter der Steuerung 12. Über der Batterieanbringung 10 erstreckt sich ein Griff 14 vertikal in der Figur. Der Griff 14 weist einen Schalter 15 mit einem Auslöser 16, der sich nach vorne erstreckt, auf, und einen Vorwärts-/Rückwärtsschalthebel 17 für den Motor.
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Die Ausgabeeinheit 6 ist in einem vorderen Raum eines inneren Gehäuses 18 enthalten, das sich in einem internen rückwärtigen Raum des Frontgehäuses 3 befindet. Die Ausgabeeinheit 6 weist eine Vorgelegewelle 19 auf, die sich horizontal erstreckt, und einen zylindrischen Werkzeughalter 20, der sich über der Vorgelegewelle 19 horizontal erstreckt. Die Drehwelle 9 des bürstenlosen Motors 4 wird von einem oberen Lager 21, das auf dem inneren Gehäuse 18 montiert ist, und einem unteren Lager 22, das auf dem Körpergehäuse 2 montiert ist, abgestützt. Das obere Ende der Drehwelle 9 steht in das Frontgehäuse 3 vor, und ein erstes Rad (Zahnrad) 23 an dem oberen Ende ist verzahnt mit einem zweiten Zahnrad 24 an dem hinteren Bereich der Vorgelegewelle 19. Die Vorgelegewelle 19 weist ein hinteres Ende auf, das schwenkbar auf dem inneren Gehäuse 18 abgestützt ist, und ein vorderes Ende, das schwenkbar auf der vorderen inneren Fläche des Frontgehäuses 3 mit Lagern 25 abgestützt ist
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Die Vorgelegewelle 19 hat eine Nabenhülse 26 vor dem zweiten Zahnrad 24 und ein drittes Zahnrad 29 vor der Nabenhülse 26. Die Nabenhülse 26 und das dritte Zahnrad 29 sind drehbar auf der Vorgelegewelle 19 montiert. Die Nabenhülse 26 hält extern einen Arm 28 mit einem Taumellager 27, dessen Achse geneigt ist. Das Lager 19 hat ein Paar von vorderen und hinteren Kupplungen 30 und 31, die zu der Welle zwischen der Nabenhülse 26 und dem dritten Zahnrad 29 verkeilt sind. Das Frontgehäuse 3 hat einen Schalthebel (nicht gezeigt) an seiner Seitenfläche, der betreibar ist zum Schalten der Schiebestellungen der Kupplungen 30 und 31 zwischen einer Position, bei der nur die hintere Kupplung 31 in Eingriff ist mit der Nabenhülse 26, einer Position, bei der nur die vordere Kupplung 30 in Eingriff ist mit dem dritten Zahnrad 29, und einer Position, bei der die Kupplung 31 mit der Nabenhülse 26 in Eingriff und die Kupplung 30 mit dem dritten Zahnrad 29 in Eingriff ist.
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In einem vorderen Bereich des inneren Gehäuses 18 ist der Werkzeughalter 20 durch ein Lager 32, das auf einem Zwischenteil des Frontgehäuses 3 montiert ist, und einem Lager 33, das auf dem vorderen Ende des Frontgehäuses 3 montiert ist, schwenkbar abgestützt. Der Werkzeughalter 20 veranlasst ein dazwischenliegendes viertes Zahnrad 34 zur Verzahnung mit dem dritten Zahnrad 29 auf der Vorgelegewelle 19. Wenn das vierte Zahnrad 34, das mit seinem vorderen Bereich in Drehrichtung mit einem Aufnahmering 35 verzahnt ist, der auf dem Werkzeughalter 20 befestigt ist, durch eine Spiralfeder 36 von hinten gedrückt wird, wird das vierte Zahnrad 34 mit dem Werkzeughalter 20 in Drehrichtung integriert. Dieser Aufbau bildet einen Drehmomentbegrenzer, bei dem eine Erhöhung des Drehmoments, das auf den Werkzeughalter 20 ausgeübt wird, das vierte Zahnrad 34 veranlasst, von dem Aufnahmering 35 zurückgezogen zu werden gegen die Vorspannkraft der Spiralfeder 36, und sich von dem Werkzeughalter 20 zu trennen.
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Der hintere Raum des Werkzeughalters 20 weist einen sich hin und her bewegenden Kolbenzylinder 37 auf, dessen hinteres Ende mit dem Arm 28 verbunden ist. Der Kolbenzylinder 37 hat einen Schlagbolzen 39, der sich durch eine Luftkammer 38 hin und her bewegt. Der Werkzeughalter 20 hat einen Zwischenbereich 40, der vor dem Schlagbolzen 39 angeordnet ist und gegen ein Spitzenwerkzeug (nicht gezeigt) anstößt, beispielsweise eine Bohrkrone, die auf der Spitze montiert ist. Der Zwischenbereich 40 hat ein umgebendes Haltebauteil 41, das den Zwischenbereich 40 hält, ohne irgendein Spitzenwerkzeug an einer vorgerückten Position, um ungewollte Schläge, die von dem Schlagbolzen 39 verursacht werden, zu verhindern. Eine Spiralfeder 42 befindet sich zwischen dem inneren Gehäuse 18 und dem Kolbenzylinder 37. In einem Bohrmodus spannt die Spiralfeder 42 den Kolbenzylinder 37 an eine vorgerückte Position, um unnötige Schläge zu verhindern. Eine Betriebshülse 43 erlaubt einem Spitzenwerkzeug an dem Werkzeughalter 20 angebracht und von diesem entfernt zu werden. Das Körpergehäuse 2 hat ein Licht (lichtemittierende Diode oder LED) 44 vor dem bürstenlosen Motor 4. Die LED 44 ist nach vorne und schräg nach oben gewandt und stellt vor dem Spitzenwerkzeug eine Beleuchtung bereit.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt, weist der Stator 7 in dem bürstenlosen Motor 4 einen zylindrisch Statorkern 50, einen oberen Isolator 51 und einen unteren Isolator 52 und sechs Spulen 53 auf. Der zylindrische Statorkern 50 ist eine mehrschichtige Stahlplatte. Der obere Isolator 51 ist auf der axial oberen Endfläche des Statorkerns 50 angeordnet, und der untere Isolator 52 ist auf der axial unteren Endfläche des Statorkerns 50 angeordnet. Die Spulen 53 sind in dem Statorkern 50 durch den oberen und unteren Isolator 51 und 52 gewickelt. Der untere Isolator 52 hält eine Sensorleiterplatte 54, wie später beschrieben.
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Der untere Isolator 52 hat einen Harzring 55 und einen Verbinder 56. Der Ring 55 und der Statorkern 50 haben im Wesentlichen den gleichen Außendurchmesser. Der Verbinder 56 steht radial von dem Ring 55 zu der Steuerung 12 vor. Der Ring 55 hat drei Schraubdorne 57, die von dessen Bodenoberfläche vorstehen und umfangsmäßig gleich beabstandet sind. Die Schraubdorne 57 werden verwendet, um die Sensorleiterplatte 54 an dem Ring festzuschreiben. Die Schraubdorne 57 haben zwei vorstehende Positionierungsdorne 58 und drei dazwischen angeordnete vorstehende Halter 59. Die Positionierungsdorne 58 positionieren die Sensorleiterplatte 54. Die Halter 59 halten Klemmbereiche 61 von Sicherungsanschlüssen 60A bis 60C, die nachfolgend beschrieben werden.
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Der untere Isolator 52 hat drei Sicherungsanschlüsse 60A bis 60C auf seiner Bodenfläche, um die drei Phasenspulen 53 mit Leitungen zu verbinden, die als Leistungsversorgungsleitungen dienen. Der rechte und linke Sicherungsanschlüsse 60A und 60B haben jeweils an ihrem einen Ende einen Klemmbereich 61, und ihr anderes Ende erstreckt sich jeweils entlang der externen rechten oder linken Seite des Verbinders 56 an ihrem Boden und sind gebogen und an dem Verbinder 56 befestigt. Jeder Klemmbereich 61 ist ein Metallstreifen, der entlang dem Ring 55 gekrümmt ausgebildet ist und wird durch den vorderen rechten oder linken Halter 59 gehalten. Der zentrale Sicherungsanschluss 60C hat einen Klemmbereich 61, der an einem Draht gesichert wird, der innerhalb seines einen Endes gehalten wird und dessen anderes Ende gebogen und an dem Verbinder 56 befestigt ist. Dieser Klemmbereich 61 ist auch ein Metallstreifen und wird durch den hinteren zentralen Halter 59 gehalten und erstreckt sich entlang des Zentrums des Verbinders 56 an seinem Boden.
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Der Verbinder 56 hat vorstehende Trennrippen 62 zwischen den Sicherungsanschlüsse 60A bis 60C auf seiner Bodenfläche. Die Bereiche, die von den Trennrippen 62 unterteilt sind, haben eingebettete Muttern (nicht gezeigt), die den Sicherungsanschlüsse 60A bis 60C entsprechend. Leiter von der Steuerung 12, die den Sicherungsanschlüssen 60A bis 60C entsprechen, sind mit einer Anschlusseinheit 63 verlötet, die bei Betrachtung von der Seite eine quadratische U-Form aufweist. Die Anschlusseinheit 63 wird montiert, um den Verbinder 56 von hinten zu klemmen. Die Anschlusseinheit 63 und der Verbinder 56 sind gekoppelt durch Schrauben von Schrauben 64 in die Muttern durch die Sicherungsanschlüsse 60A bis 60C hindurch, um eine elektrische Verbindung zu erzielen.
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Die Sensorleiterplatte 54 erstreckt sich oval förmig von dem Inneren des Rings 55 zu dem Verbinder 56 in horizontaler Richtung. Die Sensorleiterplatte 54 hat einen Kreisbereich 65 benachbart zu ihrem vorderen Ende und ist etwas größer ausgebildet als der Ring 55. Die Sensorleiterplatte 54 hat ein Schraubenstoppschild bzw. Lasche 66 und zwei Positionierungsschilder bzw. Laschen 68 radial auf ihrem Umfang. Das Schraubenstoppschild 66 hat ein Durchgangsloch 67, das der vorderen zentralen Schraubdorne 57 entspricht. Die Positionierungsschilder 68 haben kleine Durchgangslöcher 69, die den rechten und linken Positionierungsdornen 58 entsprechen. Die Sensorleiterplatte 54 weist zentrale rechte und linke Erweiterungen 70 mit Durchgangslöchern 71 auf, die den rechten und linken Schraubdornen 57 entsprechen. Die Sensorleiterplatte 54 hat einen Trapezbereich 72 an ihrem hinteren Ende. Der Trapezbereich 72 erstreckt sich nach hinten unter dem Verbinder 56. Ein kleines Durchgangsloch 71a wird verwendet zum Bestimmen der Rechts- oder Linkorientierung.
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Die Sensorleiterplatte 54 hat ein Langloch 73, das sich in ihrem Zentrum längs erstreckt. Das Langloch 73 weist eine Durchgangsöffnung 74 auf, eine Interferenzverhinderungsöffnung 75 (aufgeweitete Öffnung 75) und eine quadratische Öffnung 76, die sich miteinander kontinuierlich erstrecken. Die Durchgangsöffnung 74 ist kreisförmig und zu dem Kreisbereich 65 konzentrisch ausgebildet. Die Drehwelle 9 des Rotors 8 kann sich durch die Durchgangsöffnung 74 erstrecken. Die Durchgangsöffnung 74 hat einen kleineren Durchmesser als das untere Lager 22 auf der Drehwelle 9. Die Interferenzverhinderungsöffnung 75, die mit dem hinteren Bereich der Durchgangsöffnung 74 kontinuierlich ausgebildet ist, ist kreisförmig und hat einen größeren Durchmesser als das Lager 22. Die quadratische Öffnung 76, die mit dem hinteren Bereich der Interferenzverhinderungsöffnung 75 kontinuierlich ausgebildet ist, ist quadratisch und schmäler als die Interferenzverhinderungsöffnung 75.
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Wie in 4A gezeigt, hat die Sensorleiterplatte 54 auf ihrer oberen Fläche (Fläche benachbart zu dem unterem Isolator 52) drei Magnetsensoren 77, die auf der Peripherie der Durchgangsöffnung 74 konzentrisch montiert sind. Die Magnetsensoren 77 sind beispielsweise Hall-Elemente und detektieren die Positionen der Dauermagneten 81, die in dem Rotor 8 vorgesehen sind, um eine Drehdetektionssignal auszugeben. Die Sensorleiterplatte 54 hat an ihren zwei Seiten leitfähige Muster 78 außerhalb des Langlochs 73 von dem kreisförmigen Bereich 65 zu dem Trapezbereich 72. Die leitfähigen Muster 78 verbinden die drei Magnetsensoren 77 parallel. Wie in 4B gezeigt, hat der Trapezbereich 72 Verbindungen 79 auf der unteren Fläche der Sensorleiterplatte 54 für eine Verbindung mit jedem leitfähigen Muster 78 und für eine Verbindung mit den fünf Leitungen. Die zwei Verbindungen 79 an beiden Enden werden verwendet für die Leistungsversorgung, und die drei Verbindungen 79 zwischen ihnen sind für die Signalausgabe vorgesehen. Wie in 4A gezeigt, hat die Interferenzverhinderungsöffnung 75 einen Radius R, der größer ist als der radiale Abstand D von dem Zentrum O der Durchgangsöffnung 74, was das Zentrum der Drehwelle 9 ist, die sich durch die Durchgangsöffnung 74 erstreckt, zu den Magnetsensoren 77.
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Der Rotor 8 weist die Drehwelle 9 auf, die zu seiner Achse ausgerichtet ist, einen im Wesentlichen zylindrischen Rotorkern 80 und vier plattenähnliche Dauermagneten 81. Der Rotorkern 80 ist aus einer mehrschichten Stahlplatte gebildet und umgibt die Drehwelle 9. Die Dauermagneten 81 sind in dem Rotorkern 80 fixiert. Die Drehwelle 9 hat ein Zentrifugalgebläse 82 zwischen dem Stator 7 und dem oberen Lager 21. Das Körpergehäuse 2 hat mehrere Luftauslässe (nicht gezeigt) außerhalb des Zentrifugalgebläses 82. Unterhalb des bürstenlosen Motors 4 hat das Körpergehäuse 2 mehrere Einlässe 83 (1), die in einer horizontalen Linie auf dessen Seitenfläche angeordnet sind. Die Einlasse 83 sind auch außerhalb der Steuerung 12 gebildet.
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Die Steuerung 12 weist eine Steuerungsleiterplatte 84 auf, die in einem Harzgehäuse 85 untergebracht ist, das eine flache rechteckige Box ist. Die Steuerungsleiterplatte 84 hat Komponenten, die darauf montiert sind, enthaltend einen Mikrocomputer, einen Kondensator und Schaltelemente zur Steuerung einer elektrischen Leitung zu den Spulen 53, die in dem Stator 7 vorgesehen sind. Die Steuerung 12 wird horizontal gehalten durch U-förmige Halterippen 86, die über den Anschlussanbringungen 13 in das Körpergehäuse 2vorstehen.
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Zur Montage des bürstenlosen Motors 4, wie in den 5A und 5B gezeigt, wird der Rotor 8 mit den Lagern 21 und 22 und dem Zentrifugalgebläse 82 durch den Stator 7 platziert, indem zuerst das Lager 22 in den Stator 7 durch den oberen Isolator 51 eingeführt wird und dann die Sensorleiterplatte 54 an dem Stator 7 angebracht wird.
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Wie in den 6A bis 6C gezeigt, wird dann die Drehwelle 9 durch die Interferenzverhinderungsöffnung 75 platziert, mit dem unteren Isolator 52, der zu der Fläche der Sensorleiterplatte 54 gewandt ist, die die Magnetsensoren 77 aufweist. Die Interferenzverhinderungsöffnung 75 hat einen größeren Durchmesser als das Lager 22, und die Drehwelle 9 mit dem Lager 22 kann durch die Interferenzverhinderungsöffnung 75 verlaufen.
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Wie in den 7A bis 7C gezeigt, wird dann die Sensorleiterplatte 54 in Richtung des Verbinders 56 geführt. Die Durchgangslöcher 67 und 71 sind mit den entsprechenden Schraubdornen 57 ausgerichtet, und die Positionierungsdorne 58 werden in die entsprechenden kleinen Durchgangslöcher 69 eingepasst. Die Drehwelle 9 wird folglich relativ bewegt, um konzentrisch zu sein mit der Durchgangsöffnung 74, und die Sensorleiterplatte 54 ist in der Position angebracht. In diesem Zustand stehen der Halter 59 benachbart zu dem Verbinder 56, und der Klemmbereich 61 des Sicherungsanschlusses 60C in die quadratische Öffnung 76 vor und interferieren folglich nicht mit der Sensorleiterplatte 54.
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Das Schraubenstoppschild 66 und die Erweiterungen 70 werden letztendlich an den entsprechenden Schraubdornen 57 mit Schrauben 87 (2) befestigt, um die Montage des bürstenlosen Motors 4 zu beenden, der in dem Körpergehäuse 2 montiert werden kann.
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In dem bürstenlosen Motor 4 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, mit dem Lager 22, das einen größeren Durchmesser aufweist als die Durchgangsöffnung 74, wie in 4A gezeigt, ist der Radius der Interferenzverhinderungsöffnung 75, durch das das Lager 22 verläuft, größer als der radiale Abstand D von dem Zentrum O der Drehwelle 9, die sich durch die Durchgangsöffnung 74 erstreckt, zu den Magnetsensoren 77. Das Lager 22 mit diesem großen Durchmesser überlappt die Magnetsensoren 77 außerhalb der Durchgangsöffnung 74 in der axialen Richtung der Drehwelle 9, wie in 7C gezeigt.
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Bei dem Bohrhammer 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn der Auslöser 16 gedrückt wird, um den Schalter 15 einzuschalten, versorgt die Steuerung 12 den bürstenlosen Motor 4 mit Leistung von den Batteriepacks 11, um den bürstenlosen Motor 4 anzutreiben. Spezieller empfängt der Mikrocomputer in der Steuerungsleiterplatte 84 ein Drehdetektionssignal, das die Positionen der Dauermagnete 81 angibt, das von den Magnetsensoren 77 ausgegeben wird, um den Drehzustand des Rotors 8 zu bestimmen. Der Mikrocomputer steuert den Ein-/Aus-Zustand jedes Schaltelements gemäß dem bestimmten Drehzustand und liefert der Reihe nach Strom an die Spulen 3, um den Rotor 8 zu drehen. Die Drehung der Drehwelle 9 verursacht eine Drehung der Vorgelegewelle mit dem ersten Zahnrad 23 und dem zweiten Zahnrad 24.
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Nur mit der hinteren Kupplung 31, die in Eingriff mit der Nabenhülse 26 ist, wird die Drehung der Vorgelegewelle 19 an die Nabenhülse 26 übertragen und in eine Vorwärts- und Rückwärtsschwingung des Arms 28 durch das Taumellager 27 transformiert. Der Kolbenzylinder 37 bewegt sich folglich mit dem Arm 28 hin und her und veranlasst den Schlagbolzen 39, in synchronisierter Art und Weise sich durch die Luftkammer 38 zu bewegen. Dies ist ein Hammermodus, bei dem Schläge an das Spitzenwerkzeug durch den Zwischenbereich 40 übertragen werden.
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Nur mit der vorderen Kupplung 30, die in Eingriff mit dem dritten Zahnrad 29 ist, wird die Drehung der Vorgelegewelle 19 an das dritte Zahnrad 29 übertragen, um den Werkzeughalter 20 mit dem vierten Zahnrad 34 zu drehen. Dies ist ein Bohrmodus, bei dem das Spitzenwerkzeug zusammen mit dem Werkzeughalter 20 dreht.
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Mit beiden Kupplungen 30 und 31, die in Eingriff mit der Nabenhülse 26 und dem dritten Zahnrad 29 sind, werden Schläge und eine Drehung an das Spitzenwerkzeug übertragen. Dies ist ein Bohrhammermodus.
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Wenn das Zentrifugalgebläse 82 gemäß der Drehung der Drehwelle 9 dreht, ziehen die Einlässe 83 unterhalb des bürstenlosen Motors 4 und die Einlässe außerhalb der Steuerung 12 Außenluft an. Der Luftstrom von den Einlässen 83 steigt in dem Körpergehäuse 2, verläuft durch den Stator 7 und den Rotor 8, um den bürstenlosen Motor 4 zu kühlen, und tritt dann durch die Luftauslässe aus. Der Luftstrom von den Einlässen benachbart zu der Steuerung 12 verläuft durch die Steuerung 12 und strömt nach vorne entlang dem Gehäuse 85, um die Schaltelemente und andere Komponenten der Steuerungsleiterplatte 84 zu kühlen. Der Luftstrom trifft dann den Luftstrom von den Einlässen benachbart zu dem bürstenlosen Motor 4 und tritt durch die Luftauslässe aus.
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Die Sensorleiterplatte 54 weist den kreisförmigen Bereich 65 auf mit einem kleineren Durchmesser als der Ring 55 in dem unteren Isolator 52, und hat auch ein großes Langloch 73 an seinem Zentrum. Folglich verläuft der Luftstrom gleichmäßig durch den unteren Isolator 52 innerhalb und außerhalb der Sensorleiterplatte 54 und durch den Stator 7 und den Rotor 8, um die Sensorleiterplatte 54, die horizontal verlängert ist, effizient zu kühlen.
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In dem Bohrhammer 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel überlappt das Lager 22 auf der Drehwelle 9 die Magnetsensoren 77 auf der Sensorleiterplatte 54 in der axialen Richtung der Drehwelle 9. Folglich kann das Lager 22 auf der Drehwelle 9 einen großen Durchmesser in dem bürstenlosen Motor 4 haben, der die Sensorleiterplatte 54 aufweist. Dies verlängert die Lebensdauer des Lagers 22 und verbessert deren Haltbarkeit.
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Spezieller weist die Sensorleiterplatte 54 die Durchgangsöffnung 74 auf, durch die sich die Drehwelle 9 erstreckt, und die die Peripherie aufweist, auf der die Magnetsensoren 77 angeordnet sind, und die Interferenzverhinderungsöffnung 75, die einen größeren Durchmesser als die Durchgangsöffnung 74 hat und kontinuierlich mit der Durchgangsöffnung 74 ausgebildet, und durch die das Lager 22 platziert werden kann. Das Lager 22 ist an dem Stator 7 befestigt, um die Durchgangsöffnung 74 und die Magnetsensoren 77 zu überlappen. Folglich können die Drehwelle 9 und das Lager 22 mit einem größeren Durchmesser als die Durchgangsöffnung 74 durch die Interferenzverhinderungsöffnung 75 verlaufen. Die Durchgangsöffnung 74 wird aufrechterhalten, wodurch folglich die Magnetsensoren 77 in der Detektionsposition platziert werden können.
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Der Radius R der Interferenzverhinderungsöffnung 75 ist größer als der radiale Abstand D von dem Zentrum der Drehwelle 9 zu den Magnetsensoren 77. Das Lager 22 kann folglich einen Durchmesser aufweisen, der eine längere Lebenszeit erlaubt.
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Die Form des Langlochs in der Sensorleiterplatte und die Formen und Größen der Durchgangsöffnung und der Interferenzverhinderungsöffnung in der Sensorleiterplatte sind nicht beschränkt auf die Beispiele, die in dem obigen Ausführungsbeispiel beschrieben worden sind. Beispielsweise kann die Durchgangsöffnung einen kleineren Durchmesser aufweisen, und die Interferenzverhinderungsöffnung kann quadratisch oder polygonförmig sein. Die quadratische Öffnung kann weggelassen werden, sofern nicht die Leiterplatte mit den Sicherungsanschlüssen interferiert. Die Anzahl von Schraubenstoppschildern, Positionierungsschildern und Erweiterungen und ihre Orte können auch gemäß dem Isolator geändert werden, oder die Positionierungsschilder können weggelassen werden.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Interferenzverhinderungsöffnung kontinuierlich ausgebildet mit der Durchgangsöffnung in der Sensorleiterplatte und hat einen größeren Durchmesser als das Lager, um einen Interferenz mit dem Lager zu verhindern. Irgendeine andere Struktur kann jedoch verwendet werden. Beispielsweise hat eine Sensorleiterplatte 54A, wie in den 8A und 8B gemäß einer Modifikation gezeigt, an dem Zentrum einen kreisförmigen Bereich 65, ein konzentrisches kreisförmiges Durchgangsloch 90 mit einem kleineren Durchmesser als das Lager 22 und Magnetsensoren 77 an seiner Peripherie. Darüber hinaus hat der kreisförmige Bereich 65 einen Umfangsausschnitt 91, durch den die Drehwelle 9 radial verlaufen kann. Spezieller erstreckt sich der Ausschnitt 91 von dem Durchgangsloch 90 radial. Der Ausschnitt 91 hat eine Abmessung (Breite), die größer ist als der Durchmesser der Drehwelle 9. Ein Winkel, der von dem kreisförmigen Bereich 65 um die Drehwelle 9 gebildet ist, ist 180° oder größer. Spezieller ist der Winkel, der durch den Ausschnitt 91 gebildet ist, der sich von dem Durchgangsloch 90 aus erstreckt, gleich 180° oder kleiner. Wie in 8A gezeigt, ist der Ausschnitt 91 gebildet, um einen Winkel α von 180° oder größer zu haben, und ein Schraubenstoppschild 66 und Erweiterungen 79, die Befestigungsbereiche für den Stator 7 sind, sind in der Sensorleiterplatte 54A gebildet. Bei dieser Modifikation wird keine Interferenzverhinderungsöffnung gebildet, und eine quadratische Öffnung 92 ist mit dem Durchgangsloch 90 diskontinuierlich, also nicht fortlaufend ausgebildet.
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Für die Montage des bürstenlosen Motors 4 gemäß der Modifikation, wie in den 8A und 8B gezeigt, wird der Rotor 8 mit den Lagern 21 und 22 und das Zentrifugalgebläse 82 durch den Stator 7 platziert, indem zuerst das Lager 22 durch den oberen Isolator 51 eingeführt wird und dann die Sensorleiterplatte 54A an dem Stator 7 angebracht wird.
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Wie in den 9A und 9B gezeigt, wird dann die Drehwelle 9 über dem Lager 22 in den Ausschnitt 91 eingeführt, wobei der untere Isolator 52 zu der Fläche der Sensorleiterplatte 54A, die die Magnetsensoren 77 aufweist, gewandt ist, und die Sensorleiterplatte 54A wird in radialer Richtung des Ausschnitts 91 geschoben. Dies veranlasst die Drehwelle 9, sich relativ in dem Ausschnitt 91 in Richtung des Durchgangslochs 90 zu bewegen. Wenn die Durchgangslöcher 67 und 71 mit den entsprechenden Schraubdornen 57 ausgerichtet sind, werden die Positionierungsdorne 58 in die entsprechenden kleinen Durchgangslöcher 69 eingepasst und die Sensorleiterplatte 54A positioniert.
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Das Schraubenstoppschild 66 und die Erweiterungen 70 werden schließlich an den entsprechenden Schraubdornen 57 mit den Schrauben 87 befestigt, um die Montage des bürstenlosen Motors 4 zu beenden, der in dem Körpergehäuse 2 montiert werden kann. Das Lager 22 gemäß der Modifikation hat auch einen größeren Durchmesser als das Durchgangsloch 90. Wie in 9A gezeigt, überlappt das Lager 22 mit dem großen Durchmesser die Magnetsensoren 77 auf der Peripherie des Durchgangslochs 90 in axialer Richtung der Drehwelle 9.
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Die Sensorleiterplatte 54A gemäß der Modifikation hat einen Winkel von 180° oder größer um die Drehwelle 9 herum zum Definieren des Umfangsausschnitts 91, durch den die Drehwelle 9 radial verlaufen kann. Die Drehwelle 9, die von dem Lager 22 abgestützt wird, das einen größeren Durchmesser als das Durchgangsloch 90 hat, kann durch den Ausschnitt 91 verlaufen. Das Schraubenstoppschild 66 und die Erweiterungen 70, die an dem Stator 7 zu befestigen sind, sind in einem Bereich gebildet, der dem Winkel von 180° oder größer um die Drehwelle 9 herum entspricht. Dieser Aufbau erlaubt der Sensorleiterplatte 54A gut an dem Stator 7 befestigt zu werden, obwohl der Ausschnitt 91 gebildet ist.
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Der verbleibende Winkel in der Sensorleiterplatte, nachdem die Öffnung gebildet ist, kann kleiner sein als der Winkel in dem Beispiel, wie in den 8A und 8B gezeigt, ist jedoch 180° oder größer.
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Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht nur für einen Bohrhammer anwendbar, sondern auch für irgendein anderes Kraftwerkzeug, das einen bürstenlosen Motor als Antriebsquelle aufweist, beispielsweise ein Elektrohammer, Treiberbohrer, Schlagtreiber und eine Kreissäge. Die Erfindung ist auch für Wechselstrommaschinen ohne Batteriepack anwendbar.
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Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bohrhammer
- 2
- Körpergehäuse
- 3
- vorderes Gehäuse
- 4
- bürstenloser Motor
- 6
- Ausgabe
- 7
- Stator
- 8
- Rotor
- 9
- Drehwelle
- 12
- Steuerung
- 19
- Vorgelegewelle
- 20
- Werkzeughalter
- 21, 22, 32, 33
- Lager
- 37
- Kolbenzylinder
- 39
- Schlagbolzen
- 50
- Statorkern
- 51
- oberer Isolator
- 52
- unterer Isolator
- 53
- Spule
- 54, 54A
- Leiterplatte
- 55
- Ring
- 56
- Verbinder
- 57
- Schraubdorn
- 60A bis 60C
- Sicherungsanschluss
- 65
- kreisförmiger Bereich
- 66
- Schraubenstoppschild (Befestigungsbereich)
- 67, 71
- Durchgangsloch
- 68
- Positionierungsschild
- 70
- Erweiterung (Befestigungsbereich)
- 73
- Langloch
- 74
- Durchgangsöffnung (Durchgangsloch)
- 75
- Interferenzverhinderungsöffnung (Interferenzverhinderungsloch)
- 76
- quadratische Öffnung
- 77
- Magnetsensor (Drehdetektionselement)
- 78
- leitfähiges Muster
- 80
- Rotorkern
- 84
- Steuerungsleiterplatte
- 87
- Schraube
- 90
- Durchgangsloch
- 91
- Öffnung
