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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine mit einer Werkzeugaufnahme und einem Gehäuse, in dem zumindest eine Getriebeeinheit sowie ein elektronisch kommutierter Antriebsmotor mit einem Stator und einem Rotor zum Antrieb eines in der Werkzeugaufnahme anordenbaren Einsatzwerkzeugs angeordnet sind, wobei die Getriebeeinheit einen antriebsseitigen Getriebeflansch aufweist, der die Getriebeeinheit zumindest abschnittsweise verschließt.
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Aus dem Stand der Technik ist eine derartige Handwerkzeugmaschine mit einem Gehäuse, in dem eine Getriebeeinheit und ein elektronisch kommutierter Antriebsmotor angeordnet sind, bekannt. Der Getriebeeinheit ist ein antriebsseitiger Getriebeflansch zugeordnet, der die Getriebeeinheit verschließt. Der antriebsseitige Getriebeflansch ist in axialer Richtung der Getriebeeinheit beabstandet zum Antriebsmotor angeordnet.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine mit einer Werkzeugaufnahme und einem Gehäuse, in dem zumindest eine Getriebeeinheit sowie ein elektronisch kommutierter Antriebsmotor mit einem Stator und einem Rotor zum Antrieb eines in der Werkzeugaufnahme anordenbaren Einsatzwerkzeugs angeordnet sind, wobei die Getriebeeinheit einen antriebsseitigen Getriebeflansch aufweist, der die Getriebeeinheit zumindest abschnittsweise verschließt. Der antriebsseitige Getriebeflansch ragt zumindest abschnittsweise in den Stator hinein und bildet mit dem Stator eine axiale Überlappung aus.
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Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung einer Handwerkzeugmaschine, bei der durch die axiale Überlappung von antriebsseitigem Getriebeflansch und Stator eine kurze und kompakte Bauform der Handwerkzeugmaschine ermöglicht werden kann. Hierbei kann einfach und unkompliziert eine verbesserte Lagerung einer dem Antriebsmotor zugeordneten Antriebswelle ermöglicht werden.
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Bevorzugt beträgt die axiale Überlappung mindestens 1 mm. Somit kann eine ausreichend große axiale Überlappung zur Bauraumreduzierung bereitgestellt werden.
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Dem elektronisch kommutierten Antriebsmotor ist vorzugsweise ein Lüfter zugeordnet. Somit kann auf einfache Art und Weise eine Kühlung der Handwerkzeugmaschine ermöglicht werden.
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Der elektronisch kommutierte Antriebsmotor ist gemäß einer Ausführungsform ein sensorlos gesteuerter Motor. Somit kann ein unkomplizierter und kostengünstiger Antriebsmotor bereitgestellt werden.
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Vorzugsweise ist eine Sensorplatine in dem Gehäuse angeordnet, auf der Sensorelemente angeordnet sind, um eine sensorgesteuerte Kommutierung des elektronisch kommutierten Antriebsmotors zu ermöglichen, wobei die Sensorplatine elektrisch und mechanisch vom elektronisch kommutierten Antriebsmotor entkoppelt ist. Somit kann einfach und unkompliziert ein sicherer und zuverlässiger Betrieb des Antriebsmotors ermöglicht werden.
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Die Sensorplatine weist bevorzugt einen U-förmigen Grundkörper auf. Somit kann eine robuste und stabile Sensorplatine bereitgestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weisen die Sensorelemente Hallsensoren auf. Somit können einfach und unkompliziert geeignete Sensorelemente bereitgestellt werden.
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Bevorzugt ist die axiale Überlappung von einer Länge des Antriebsmotors abhängig, wobei die axiale Überlappung 10% bis 20% der Länge des Antriebsmotors beträgt. Somit kann eine geeignete Länge der axialen Überlappung vorgegeben werden.
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Eine Energieversorgungseinheit zur Energieversorgung des elektronisch kommutierten Antriebsmotors ist vorzugsweise vorgesehen, die bevorzugt als Akkupack ausgebildet ist. Somit kann auf einfache Art und Weise eine Energieversorgungseinheit bereitgestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Akkupack eine Akkupacklänge auf und ein dem Gehäuse zugeordneter Kopf weist eine Kopflänge auf, wobei die Kopflänge mindestens 1 mm kleiner als die Akkupacklänge ist. Somit kann eine kompakte Handwerkzeugmaschine bereitgestellt werden.
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Bevorzugt ist die Handwerkzeugmaschine als Drehschlagschrauber mit einem Schlagwerk ausgebildet, wobei das Schlagwerk der Getriebeeinheit zugeordnet ist. Somit kann einfach und unkompliziert das Schlagwerk zumindest abschnittsweise im Getriebeflansch angeordnet werden.
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Figurenliste
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Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine,
- 2 einen teilweisen Längsschnitt durch die Handwerkzeugmaschine von 1 zur Verdeutlichung einer axialen Überlappung eines Getriebeflansches der Handwerkzeugmaschine mit einem Antriebsmotor der Handwerkzeugmaschine, und
- 3 eine perspektivische Draufsicht auf einen vergrößerten Bereich von 2.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine beispielhafte Handwerkzeugmaschine 100, die ein Gehäuse 105 mit einem Handgriff 115 aufweist. Gemäß einer Ausführungsform ist die Handwerkzeugmaschine 100 zur netzunabhängigen Stromversorgung mechanisch und elektrisch mit einem Akkupack 190 verbindbar, kann alternativ oder zusätzlich hierzu z.B. aber auch netzabhängig betreibbar sein.
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Im Gehäuse 105 ist bevorzugt eine Antriebseinheit 127 mit einem ersten axialen Ende 101 und einem gegenüberliegenden zweiten axialen Ende 102 angeordnet. Die Antriebseinheit 127 weist zumindest eine Getriebeeinheit 125 sowie einen vorzugsweise von dem Akkupack 190 mit Strom versorgten, elektrischen Antriebsmotor 180 auf. Vorzugsweise ist die Getriebeeinheit 125 dem zweiten axialen Ende 102 zugewandt angeordnet und der Antriebsmotor 180 ist dem ersten axialen Ende 101 zugewandt angeordnet. Bevorzugt ist der Getriebeeinheit 125 zumindest ein Getriebe 120 zugeordnet.
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Beispielhaft ist die Handwerkzeugmaschine 100 als Drehschlagschrauber mit einem Schlagwerk 150 ausgebildet. Das Schlagwerk 150 ist bevorzugt der Getriebeeinheit 125 zugeordnet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Drehschlagschrauber beschränkt ist, sondern auch bei unterschiedlichen Handwerkzeugmaschinen mit und ohne dem Schlagwerk 150 Anwendung finden kann, die einen Antriebsmotor und eine Getriebeeinheit aufweisen, z.B. bei Akku-Bohrschraubern.
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Der Antriebsmotor 180 ist z.B. über einen Handschalter 195 ein- und ausschaltbar. Bevorzugt ist der Antriebsmotor 180 als ein elektronisch kommutierter Motor 185 ausgebildet. Der elektronisch kommutierte Antriebsmotor 185 ist gemäß einer Ausführungsform ein sensorlos gesteuerter Motor.
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Des Weiteren kann die Handwerkzeugmaschine 100 jedoch auch eine Sensorplatine 250 aufweisen, um eine sensorgesteuerte Kommutierung des elektronisch kommutierten Antriebsmotors 185 zu ermöglichen. Die Sensorplatine 250 ist bevorzugt elektrisch und mechanisch vom elektronisch kommutierten Antriebsmotor 185 entkoppelt in dem Gehäuse 105 angeordnet.
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Vorzugsweise sind auf der Sensorplatine 250 Sensorelemente 252 angeordnet, um die sensorgesteuerte Kommutierung des elektronisch kommutierten Antriebsmotors 185 zu ermöglichen. Bevorzugt weisen die Sensorelemente 252 Hallsensoren auf. Darüber hinaus können die Sensorelemente 252 auch weitere Elemente aufweisen. Des Weiteren können die Sensorelemente 252 auch unmittelbar als Hallsensoren ausgebildet sein. Dabei sind die Sensorelemente 252 mit der Sensorplatine 250 mechanisch und elektrisch verbunden z.B. angelötet und/oder über eine Steckverbindung damit gekoppelt.
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Die Sensorplatine 250 weist bevorzugt einen U-förmigen Grundkörper auf. Jedoch kann die Sensorplatine 250 auch einen beliebig anders geformten Grundkörper aufweisen, z.B. einen C-förmigen oder I-förmigen Grundkörper. Darüber hinaus kann die Sensorplatine 250 auch zwei- oder mehrteilig ausgebildet sein. Hierbei können z.B. zwei I-förmige Grundkörper die Sensorplatine 250 ausbilden. Alternativ kann die Sensorplatine 250 auch kreisförmig ausgebildet sein.
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Bevorzugt ist die Sensorplatine 250 im Gehäuse 105 befestigt, d.h. an diesem über eine lösbare Verbindung, z.B. eine Klemm- und/oder Schraubverbindung, angeordnet. Alternativ hierzu kann die Sensorplatine 250 auch einstückig mit dem Gehäuse 105 ausgebildet oder an dieses angeformt sein. Vorzugsweise ist zum Befestigen der Sensorplatine 250 am Gehäuse 105 zumindest ein Lagerungselement vorgesehen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Sensorplatine 250 auch am Antriebsmotor 185 befestigt sein.
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Bevorzugt ist der Handwerkzeugmaschine 100 am zweiten axialen Ende 102 eine Werkzeugaufnahme 140 zur Aufnahme eines Einsatzwerkzeugs, z.B. eines Schrauberbits, eines Bohrers, usw. zugeordnet. Dabei kann die Werkzeugaufnahme 140 gemäß einer Vierkantaufnahme oder einer Sechskantaufnahme ausgebildet sein. Der Antriebsmotor 180 ist vorzugsweise zum Antrieb der Werkzeugaufnahme 140 und somit des Einsatzwerkzeugs ausgebildet.
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Darüber hinaus ist vorzugsweise ein Lüfter 130 vorgesehen. Illustrativ und beispielhaft ist der Lüfter 130 am ersten axialen Ende 101 angeordnet, kann jedoch auch an einer beliebig anderen Stelle im Gehäuse 105 angeordnet sein. Jedoch kann die Handwerkzeugmaschine 100 auch ohne Lüfter 130 ausgebildet sein.
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Bevorzugt weist die Handwerkzeugmaschine 100 einen illustrativ oberen Bereich198 und einen illustrativ unteren Bereich 199 auf, wobei der obere und untere Bereich 198, 199 durch den Handgriff 115 miteinander verbunden sind. Vorzugsweise weist der untere Bereich 199 ein hinteres Ende 103 und ein gegenüberliegendes vorderes Ende 104 auf, wobei das vordere Ende 104 illustrativ der Werkzeugaufnahme 140 zugewandt ist. Gemäß einer Ausführungsform weist der untere Bereich 199 bzw. der Akkupack 190 eine Akkupacklänge 172 auf. Vorzugsweise ist die Akkupacklänge 172 in Längsrichtung 109 der Handwerkzeugmaschine 100 ausgebildet. Insbesondere ist die Akkupacklänge 172 vom hinteren Ende 103 zum vorderen Ende 104 des Akkupacks 190 ausgebildet. Die Akkupacklänge 172 ist bevorzugt eine in Längsrichtung 109 der Handwerkzeugmaschine 100 messbare maximale Länge.
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Des Weiteren weist der obere Bereich 198 ein hinteres Ende 113 und ein gegenüberliegendes vorderes Ende 114 auf. Gemäß einer Ausführungsform weist der obere Bereich 198 bzw. ein Kopf 175 der Handwerkzeugmaschine 100 eine Kopflänge 170 auf. Bevorzugt ist die Kopflänge 170 in Längsrichtung 109 der Handwerkzeugmaschine 100 ausgebildet, insbesondere parallel zur Akkupacklänge 172. Vorzugsweise ist die Kopflänge 170 vom hinteren Ende 113 zum vorderen Ende 114 des Kopfes 175 ausgebildet.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Kopflänge 170 zwischen 1 mm und 2 mm kleiner als die Akkupacklänge 172. Bevorzugt ist die Kopflänge 170 mindestens 1 mm kleiner als die Akkupacklänge 172. Insbesondere ist die Kopflänge 170 bei einer Handwerkzeugmaschine 100 mit einem Getriebe, das mindestens eine Getriebestufe aufweist und einen elektronisch kommutierten Antriebsmotor 185 aufweist, besonders bevorzugt innerhalb vorgegebener Fertigungstoleranzen exakt 1 mm kleiner als die Akkupacklänge 172. Des Weiteren kann die Kopflänge 170 gemäß einer weiteren Ausführungsform 2 mm kleiner als die Akkupacklänge 172 sein.
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2 zeigt die Antriebseinheit 127 von 1, und verdeutlicht die Anordnung des Lüfters 130, des Antriebsmotors 185 sowie der Getriebeeinheit 125. Bevorzugt ist der Antriebsmotor 180, wie bei 1 beschrieben, als elektronisch kommutierter Antriebsmotor 185 ausgebildet und weist somit einen Stator 211 und einen Rotor 212 auf. Vorzugsweise weist der Antriebsmotor 180 bzw. 185 in Längsrichtung 109 eine axiale Motorlänge 299 auf, die von einem ersten axialen Ende 297 zu einem gegenüberliegenden zweiten axialen Ende 242 des Antriebsmotors 180 bzw. 185 ausgebildet ist.
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Der Rotor 212 ist vorzugsweise als Rotorpaket 280 mit Magneten 281 ausgebildet, das auf einer Antriebswelle 215 angeordnet ist. Illustrativ und vorzugsweise ist der Rotor 212 als Innenrotor ausgebildet. Bevorzugt sind die Magnete 281 Permanentmagnete. Bevorzugt ist das Rotorpaket 280 drehfest mit der Antriebswelle 215 verbunden. Vorzugsweise sind dem Rotor 212 ein bevorzugt als Kugellager ausgebildetes Lagerelement sowie eine Distanzhülse zugeordnet. Darüber hinaus ist der Lüfter 130 dem Rotor 212 zugeordnet.
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Der Stator 211 ist vorzugsweise als Außenstator ausgebildet und weist illustrativ einen zumindest abschnittsweise mit einer Mehrzahl von Isolierkörpern 213 versehenen Statorkern 290 auf. Der Statorkern 290 ist hierbei mit mindestens einem und bevorzugt zwei Isolierkörpern 213 versehen. Dabei ist vorzugsweise an jedem axialen Ende des Statorkerns 290 ein Isolierkörper 213 angeordnet. Vorzugsweise sind die bevorzugt zwei Isolierkörper 213 mit jeweils einer Einzelwicklung umwickelt und werden dadurch am Statorkern 290 zusammengehalten bzw. fixiert.
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Die jeweiligen Einzelwicklungen des Stators 211 sind zu einer Motor- bzw. Statorwicklung 292 verschaltet die dem Stator 211 zugeordnet ist. Diese Einzelwicklungen werden z.B. durch Flyerwickeln oder Spulenwickeln auf ein zugeordnetes Statorsegment aufgewickelt und sind bevorzugt gegenüber dem Statorsegment durch die Isolierkörper 213 elektrisch isoliert. Bevorzugt weisen die Isolierkörper 213 Kunststoff auf. Jedoch könnte jeder Isolierkörper 213 auch ein beliebiges anderes, elektrisch isolierendes Material aufweisen.
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Der Stator 211 ist vorzugsweise drehfest im Gehäuse 105 angeordnet. Gemäß einer Ausführungsform ist der Statorkern 290 als segmentierter Statorkern ausgebildet. An dem Statorkern 290 ist bevorzugt die Motor- bzw. Statorwicklung 292 angeordnet. Des Weiteren ist dem Stator 211 eine Verschaltungsvorrichtung zugeordnet. Die Verschaltungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, dem Stator 211 zugeordnete Einzelwicklungen zur Motor- bzw. Statorwicklung 292 zu verschalten. Vorzugsweise weist die Motor- bzw. Statorwicklung 292 Kupferlackdraht auf. Es wird darauf hingewiesen, dass die Motor- bzw. Statorwicklung 292 auch als durchgewickelte Wicklung ausgebildet sein kann.
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Bevorzugt ist dem Stator 211 eine an einem axialen Ende angeordnete Endplatte zugeordnet. Darüber hinaus ist dem Stator 211 vorzugsweise eine Anschlussplatte und/oder ein Elektronik-Modul zugeordnet.
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Des Weiteren ist der Antriebsmotor 180 über die Antriebswelle 215 in dem Gehäuse 105 gelagert. Illustrativ bilden Gehäuseschalen bzw. Gehäusehalbschalen das Gehäuse 105 aus. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass das Gehäuse 105 auch einen Deckel aufweisen kann, vorzugsweise am ersten axialen Ende 101 bzw. am illustrativ linken Ende in 2. Dieser Deckel ist bevorzugt an den Gehäusehalbschalen z.B. über eine Klemm- und/oder Schraubverbindung fixierbar. In diesem Fall kann die Antriebswelle 215 mit dem Rotor 212 ebenfalls mit dem Deckel verbunden sein bzw. an diesem gelagert werden.
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Illustrativ ist der Lüfter 130 im Bereich des ersten axialen Endes 101 der Antriebseinheit 127 auf der Antriebswelle 215 angeordnet. Vorzugsweise ist die Getriebeeinheit 125 zumindest abschnittsweise auf der Antriebswelle 215 angeordnet, wobei die Getriebeeinheit 125 an einem dem zweiten axialen Ende 102 zugewandten Ende der Antriebswelle 215 angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist der Getriebeeinheit 125 ein antriebsseitiger Getriebeflansch 230 zugeordnet. Der Getriebeflansch 230 ist dazu ausgebildet, die Getriebeeinheit 125 zumindest abschnittsweise zu verschließen. Bevorzugt ist der Getriebeflansch 230 an seinem dem ersten axialen Ende 101 zugewandten Ende über ein Lagerelement 295 auf der Antriebswelle 215 gelagert. Dabei ist das Lagerelement 295 auf einer Abtriebswelle 296 angeordnet, die mit der Antriebswelle 215 wirkverbunden ist. Somit kann eine kompakte Lagerung der Antriebswelle 215, des Rotors 212 und des Getriebeflansches 230 ermöglicht werden.
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Alternativ kann die Antriebswelle 215 und/oder der Rotor 212 über ein weiteres, in der 2 nicht dargestelltes Lagerelement gelagert sein. Hierbei sind dem Getriebeflansch 230 zwei Lagerelemente zugeordnet. Bevorzugt ist das weitere Lagerelement analog zum Lagerelement 295 im Getriebeflansch 230 angeordnet. Vorzugsweise weist das weitere Lagerelement einen kleineren Durchmesser als das Lagerelement 295 auf. Das weitere Lagerelement ist zur Lagerung der Antriebswelle 215 und/oder des Rotors 212 im Getriebeflansch 230 ausgebildet und das Lagerelement 295 ist zur Lagerung einer bevorzugt ersten Getriebestufe der Getriebeeinheit 125 im Getriebeflansch 230 ausgebildet.
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Des Weiteren ist das dem zweiten axialen Ende 102 zugewandte Ende der Antriebswelle 215 über die Getriebeeinheit 125 mit der Abtriebswelle 296 verbunden. Die Abtriebswelle 296 ist dazu ausgebildet, die Werkzeugaufnahme 140, bevorzugt in Kombination mit einem Schläger des Schlagwerks 150, anzutreiben.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der antriebsseitige Getriebeflansch 230 an seiner dem Stator 211 zugewandten Stirnseite 241 einen Aufnahmebereich 236 auf. Der Aufnahmebereich 236 ist bevorzugt zur zumindest abschnittsweisen Anordnung im Stator 211 ausgebildet. Dabei ist der Aufnahmebereich 236 zumindest abschnittsweise in axialer Richtung bzw. Längsrichtung 109 der Handwerkzeugmaschine 100 radial innerhalb des Stators 211 angeordnet.
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An seiner dem Stator 211 zugewandten Stirnseite 241 weist der Getriebeflansch 230 einen Lagerungsbereich 264 auf, der eine Lagerung des Getriebeflansches 230 auf der Antriebswelle 215 ermöglicht. Bevorzugt ist das Lagerelement 295 im Lagerungsbereich 264 angeordnet. Von dem Lagerungsbereich 264 beabstandet ist ein Innenbereich 266 angeordnet. Bevorzugt weist der Lagerungsbereich 264 einen ersten Außendurchmesser und der Innenbereich 266 einen zweiten Außendurchmesser auf. Vorzugsweise ist der zweite Außendurchmesser größer als der erste Außendurchmesser. Illustrativ weitet sich der Lagerungsbereich 264 in Richtung des zweiten axialen Endes 102 der Antriebseinheit 127 in den Innenbereich 266 auf. Im Aufnahmebereich 266 ist die Getriebeeinheit 125 angeordnet.
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Der antriebsseitige Getriebeflansch 230 ragt zumindest abschnittsweise in den Stator 211 hinein und bildet mit dem Stator 211 eine axiale Überlappung 243 aus. Vorzugsweise überragt die dem Stator 211 zugewandten Stirnseite 241 des antriebsseitigen Getriebeflansches 230 zumindest abschnittsweise das dem Stator 211 zugeordnete, dem Getriebeflansch 230 zugewandte zweite axiale Ende 242. Bevorzugt ragt der Lagerungsbereich 264 des Getriebeflansches 230 zumindest abschnittsweise in den Stator 211 hinein.
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Bevorzugt wird zumindest abschnittsweise die Motor- bzw. Statorwicklung 292 in axialer Richtung bzw. in Längsrichtung 109 überlappt. Illustrativ werden abschnittsweise die Motor- bzw. Statorwicklung 292 und die Isolierkörper 213 in Längsrichtung 109 überlappt. Dabei ist eine axiale Überlappung 243 von der axialen Motorlänge 299 des Antriebsmotors 180 abhängig. Gemäß einer Ausführungsform beträgt die axiale Überlappung 243 10% - 20% der axialen Motorlänge 299. Gemäß einer Ausführungsform beträgt die axiale Überlappung 243 zwischen 1 mm und 2 mm. Bevorzugt beträgt die axiale Überlappung 243 mindestens 1 mm.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die dem Stator 211 zugewandte Stirnseite 241 auch vergleichsweise nahe, bis zu 2 mm, am Stator 211 angeordnet sein kann. Vorzugsweise entsteht jedoch keine axiale Überlappung 243, sondern ein axialer Abstand. Der axiale Abstand beträgt maximal 2 mm. Es wird darauf hingewiesen, dass auch eine axiale Überlappung 243 mit einem Lüfter 130 ausgebildet werden kann. Darüber hinaus zeigt 2 einen Ausschnitt 300, der näher in 3 beschrieben wird.
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3 zeigt den vergrößerten Abschnitt 300 von 2 und verdeutlicht die axiale Überlappung 243. Wie oben beschrieben ist die axiale Überlappung 243 zwischen der dem Stator 211 zugewandten Stirnseite 241 des antriebsseitigen Getriebeflansches 230 und dem zweiten axialen Ende 242 des Stators 211 ausgebildet. Vorzugsweise zeigt 3 die radial innerhalb des Stators 211 angeordnete Stirnseite 241 des Getriebeflansches 230 bzw. den Lagerungsbereich 264.
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Des Weiteren verdeutlicht 3 die Isolierkörper 213. Zur sicheren Anordnung der Motor- bzw. Statorwicklung 292 weist jeder Isolierkörper 213 an seinem axialen Ende, illustrativ seinem dem Getriebeflansch 230 zugewandten Ende, bevorzugt einen Anstehabschnitt 311 auf. Die Anstehabschnitte 311 sind vorzugsweise L-förmig ausgebildet. Dabei verhindern die Anstehabschnitte 311 ein Abrutschen und damit ein Abwickeln der Motor- bzw. Statorwicklung 292.
