DE19849071A1 - Handführbare Werkzeugmaschine, insbesondere Schrauber oder Bohrschrauber - Google Patents

Abstract

Bei einer handführbaren Werkzeugmaschine, insbesondere Schrauber, Bohrschrauber oder Schlagbohrschrauber, verläuft im pistolenartigen Gehäuse 1 hinten vom Handgriff 2 bis vorn zur Werkzeugaufnahme 4 eine Werkzeugspindel 5. Die Motorachse M erstreckt sich quer zur Längsachse W der Werkzeugspindel 5. Für eine kurze Baulänge ist ein Winkelgetriebe 10, 14 zwischen einem Getriebe 20, 31 und einer Drehmomenteinstelleinrichtung 57 angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine handführbare Werkzeugmaschine, insbesondere Schrauber oder Bohrschrauber oder Schlagbohrschrauber, in deren pistolenartigen, hinten einen Handgriff aufweisenden Gehäuse eine Werkzeugspindel zu einer Werkzeugaufnahme nach vorn verläuft, wobei sich die Achse eines Motors zum Antrieb der Werkzeugspindel quer zu dieser erstreckt und mit diesem über ein Winkelgetriebe gekoppelt ist und der Motor in einem vor dem Handgriff angeordneten Gehäuseteil vorgesehen ist.

Ein Bohrhammer mit einem derartigen Aufbau ist aus der DE 30 28 464 A1 bekannt. Durch die Anordnung des Motors vor dem Handgriff, wobei die Motorachse etwa parallel zum Handgriff verläuft, ist eine kurze Bauform möglich. Da der Motor nicht im Handgriff, sondern in einem eigenen Gehäuseteil untergebracht ist, kann der Handgriff schlank gestaltet werden.

Bei der DE 30 28 464 A1 ist das Getriebe, über das der Motor die Werkzeugantriebsspindel und ein Schlagwerk antreibt, unter der Werkzeugspindel angeordnet. Dadurch vergrößert sich die Bauhöhe der Maschine und der Abstand des Handgriffs von der Werkzeugantriebsspindel. Außerdem ist bei der DE 30 28 464 A1 keine Einrichtung zur Einstellung des Drehmoments vorgesehen.

In der EP 0 408 985 A2 ist ein Elektrohandwerkszeug beschrieben, bei dem das Gehäuse pistolenartig aufgebaut ist und der Elektromotor im Pistolenhandgriff angeordnet ist. Mit der Motorwelle kämmt ein Kegelrad, das drehbar, jedoch axial unverschieblich auf dem rückwärtigen Teil der Werkzeugspindel gelagert ist. Der nach vorn ragende Gehäuseteil dient lediglich dazu, die Werkzeugspindel des Geräts zu lagern und ggfs. einige weitere Getriebeteile, auch zur Drehmomentbegrenzung aufzunehmen. Eine mögliche Ausführung ist der EP 0 408 985 A2 nicht zu entnehmen.

In der DE 40 38 502 C2 ist eine handgeführte Elektrowerkzeugmaschine mit einer Einrichtung zum Einstellen des Drehmoments beschrieben. Die Drehmomenteinstellung ist dynamisch in ein Planetengetriebe eingebunden. Die Drehmoment- Vorwahlkupplung der DE 40 38 502 C2 wirkt auf das letzte Hohlrad eines dreistufigen Planetengetriebes. An der Werkzeugspindel tritt damit im ersten und im zweiten Gang das gleiche Maximaldrehmoment auf, wenn die Drehmomentvorwahl unverändert bleibt. Der Umschaltvorgang vom ersten Gang auf den zweiten Gang hat keinen Einfluß auf das über die Werkzeugspindel übertragbare Drehmoment. Im ersten Gang, in dem aufgrund der höheren Getriebeuntersetzung ein höheres Drehmoment an der Spindel zu übertragen möglich wäre, ist bei der DE 40 38 502 C2 nur der Höchstwert einstellbar, der auch im zweiten Gang anliegt. Im zweiten Gang mit der niedrigeren Getriebeuntersetzung ist das kleinste an der Spindel übertragbare Drehmoment nicht kleiner als im ersten Gang, obwohl der Motor nur ein um den Übersetzungsfaktor kleineres Drehmoment liefert. Die mögliche Drehmomentspreizung ist also nur klein.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Maschine der eingangs genannten Art bei kleiner Baulänge mit einer Drehmomentvorwahlkupplung auszustatten.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Die sich innerhalb des Zahnrades erstreckende und zwischen diesem und der Werkzeugspindel liegende Hülse ist hinten mit dem Getriebe, insbesondere Planetengetriebe, gekoppelt und wirkt vorn mit der Einrichtung zur Drehmomenteinstellung zusammen. Dies führt zu einer kleinen Baulänge und einem kompakten Aufbau der Maschine.

Günstig dabei ist auch, daß die der Drehmomenteinstellung dienende Einrichtung an der Hülse angreift, also einem Teil, das mit der hohen Drehzahl des Zahnrads und nicht mit einem Teil, dessen Drehzahl durch das Getriebe untersetzt ist, zusammenarbeitet. Eine Feder der Drehmoment-Einstelleinrichtung kann damit klein, speziell kleiner als bei der DE 40 38 502 C2, ausgelegt werden. Es ist damit trotz kleiner Feder ein vergleichsweise hohes Drehmoment übertragbar.

Vorzugsweise ist das Getriebe ein umschaltbares Planetengetriebe. Durch die beschriebene Anbindung der Einrichtung zur Drehmomenteinstellung an die Hülse ist erreicht, daß das größte, im ersten Gang übertragbare Drehmoment um den Untersetzungsfaktor des Getriebes größer ist als im zweiten Gang und das kleinste im zweiten Gang übertragbare Drehmoment um den Untersetzungsfaktor kleiner ist als im ersten Gang. Es ist damit eine große Spreizung der mit der Einrichtung einstellbaren, auf das Werkzeug wirkenden Drehmomente erreicht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen in zwei Gängen schaltbaren Bohrschrauber mit Drehmomenteinstellung,

Fig. 2 das Getriebe des Bohrschraubers, das ein 2-stufiges Planetengetriebe, ein Winkelgetriebe und eine Drehmomenteinstellung aufweist.

Ein elektrischer Bohrschrauber, der netzbetrieben oder von einem Akku gespeist sein kann, weist ein pistolenartiges Gehäuse 1 mit einem Handgriff 2 auf, der hinten am Gehäuse 1 ausgebildet ist und an dem eine übliche Schalteranordnung 3 für das Ein- und Ausschalten und für die elektronische Drehzahleinstellung angeordnet ist. Der Handgriff 2 ist ergonomisch günstig schlank und gewölbt gestaltet. Vorne am Gehäuse 1 ist eine Werkzeugaufnahme 4 vorgesehen.

Im Gehäuse 1 ist eine von hinten nach vorn zur Werkzeugaufnahme 4 durchgehende Werkzeugspindel 5 gelagert, deren Längsachse mit W bezeichnet ist und die von einem elektrischen Motor 6 antreibbar ist. Der Motor 6 ist nicht im pistolenartigen Gehäuse 1, sondern in einem eigenen Gehäuseteil 7 untergebracht. Das Gehäuseteil 7 überragt das Gehäuse 1 und liegt vor dem Handgriff 2, etwa parallel zu diesem. Zwischen dem Handgriff 2 und dem Gehäuseteil 7 besteht ein Freiraum 8, der zum Umgreifen des Handgriffs 2 groß genug ist.

Der Motor 6 ist im Gehäuseteil 7 so gelagert, daß seine Motorachse M etwa parallel zur Längsrichtung des Handgriffes 2 verläuft. Die Motorachse M und der Handgriff 2 stehen in einem von 90° abweichenden Winkel von etwa 60 bis 80°, beispielsweise 75°, quer bzw. schräg zur Achse W der Werkzeugspindel 5. Dieser Winkel ist so gewählt, daß die Maschine am Handgriff 2 ergonomisch handhabbar ist.

Unten sind der Handgriff 2 und das Gehäuseteil 7 durch einen den Freiraum 8 nach unten begrenzenden Gehäuse- Quersteg 9 verbunden, der der mechanischen Stabilisierung und der Durchführung von elektrischen, zwischen dem Schalter 3 und dem Motor 6 verlaufenden Verbindungsleitungen dient. Ist die Maschine eine mit einem Akku betriebene Maschine, dann läßt sich am Quersteg 9 ein Akkupack lösbar befestigen. Die Maschine hat somit insgesamt eine Q-Bauform. Im Freiraum 8 liegt ein weiterer Schalter 3" für die Drehrichtungsumkehr des Motors 6.

Der Handgriff 2, speziell dessen hintere Zone 2", an der die Handfläche des Benutzers anliegt, reicht bis oder fast bis in die Höhe der Achse W der Werkzeugspindel 5, so daß mit der Hand ein Druck auf die Werkzeugspindel 5 und damit das Werkzeug praktisch hebelfrei ausgeübt werden kann. Die Schwerpunkte der im Gehäuse 1 untergebrachten, weiter unten näher beschriebenen Getriebeanordnung und des im Gehäuseteil 7 untergebrachten Motors, sowie ggfs. des Akkupacks, liegen jeweils nahe bei der Hand des Benutzers, was die Handhabbarkeit verbessert. Da die Motorachse M und die Achse W der Werkzeugspindel 5 schräg zueinander stehen, muß die Hand des Benutzers beim Betrieb der Maschine nur wenig Kipp- bzw. Drehmomente aufnehmen.

Der Motor 6 hat ein kegelförmiges Ritzel 10 an seiner Motorachse M, die an einem oberen Wälzlager 11 und einem unteren Wälzlager 12 gelagert ist. Das Ritzel 10 greift in eine Verzahnung 13 eines Zahnrades, insbesondere Kegelrades 14, ein. Die Verzahnung 13 ist nach vorn, also zur Werkzeugaufnahme 4 gerichtet bzw. offen, wobei das Ritzel 10 von vorn, also auf der der Werkzeugaufnahme 4 zugewandten Seite des Kegelrades 14 in die Verzahnung 13 eingreift. Die Angaben "hinten" und "vorne" sind auf die Achse W der Werkzeugspindel 5 bezogen, wobei "hinten" näher beim Handgriff 2 und "vorne" näher bei der Werkzeugaufnahme 4 bedeutet.

Das Kegelrad 14 ist an seinem hinter der Verzahnung 13 liegenden Außenumfang 15 mittels eines Wälzlagers, insbesondere Kugellagers 16, im Gehäuse 1 drehbar und axial unverschieblich gelagert. Die Werkzeugspindel 5 erstreckt sich koaxial durch das Kegelrad 14.

Am Innenumfang des Kegelrads 14 ist eine Hülse 17 drehbar gelagert, die auf der Werkzeugspindel 5 mittels eines weiteren Wälzlagers, speziell eines Nadellagerpaares 18, drehbar und axial verschieblich gelagert ist. Die Hülse 17 ist wie das Zahnrad 14 koaxial zur Werkzeugspindel 5 angeordnet.

Die Hülse 17, die sich durch das Kegelrad 14 erstreckt, ist hinten als Sonnenrad 19 einer schaltbaren Planetengetriebestufe 20 ausgebildet oder trägt ein solches Sonnenrad. In das Sonnenrad 19 greifen Planetenräder 21 der Planetengetriebestufe 20, die mit einem in Richtung der Längsachse W zur Gangumschaltung verschieblichen Hohlrad 22 kämmen, das koaxial zur Werkzeugspindel 5 gelagert ist. Die Planetenräder 21 sind an einem Planetenradträger 23 angeordnet.

Zur Gangumschaltung durch Verschiebung des Hohlrades 22 greift ein Bügel 24 in eine Ringnut 25 des Hohlrades 22, der achsparallel verschieblich an einem Stift 26 angeordnet ist. Der Stift 26 ist im Gehäuse 1 oberhalb des Gehäuseteils 7 gelagert und mittels eines nicht näher dargestellten Griffgliedes, das seitlich außen am Gehäuse 1 angeordnet ist, längsverschieblich. In der einen Verschiebestellung (1. Gang), die in Fig. 1 unterhalb der Längsachse W dargestellt ist, greift das Hohlrad 22 mit einer Außenverzahnung 27 in eine gehäusefeste Verzahnung 28. In der anderen Stellung (2. Gang), die in Fig. 1 oberhalb der Längsachse W dargestellt ist, greift das Hohlrad 22 mit einer Innenverzahnung 29 in eine Außenverzahnung 30 des Planetenradträgers 23.

Der Planetenradträger 23 kann drehfest mit der Werkzeugspindel 5 verbunden sein, wenn die von der Planetengetriebestufe 20 geschaffene Übersetzung genügt. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist zur Erzeugung einer höheren Übersetzung eine zweite Planetengetriebestufe 31 vorgesehen. Deren Sonnenrad 32 bildet der Planetenradträger 23, der gegenüber der Werkzeugspindel 5 drehbar ist und mit Planetenrädern 33 kämmt, welche in einem Hohlrad 34 umlaufen, das über eine Verbindung 35 drehfest im Gehäuse 1 gehalten ist. Die Planetenräder 33 sind an einem Planetenradträger 36 gelagert, der mit der Werkzeugspindel 5 drehfest verbunden ist.

Zur Drehmitnahme der Hülse 17 durch das Kegelrad 14 sind an einer Radialfläche des Kegelrads 14 Taschen 37 und an einer dieser gegenüberliegenden, an einem Bund 38 der Hülse 17 vorgesehenen hinteren Stirnfläche sind Schanzenkonturen 39 ausgebildet. Zwischen den Taschen 37 und den Schanzenkonturen 39 sind Mitnahmekörper, beispielsweise Kugeln 40, angeordnet.

Als Einstelleinrichtung 57 für das über die Drehmitnahme übertragbare Drehmoment ist im Beispielsfalle folgendes vorgesehen:
Auf eine vordere Stirnfläche 41 der Hülse 17, speziell des Bundes 38, drückt ein Axiallager 42 mit einer hinteren Scheibe 43. Eine vordere, an dem Axiallager 42 anliegende Scheibe 44 drückt über im Gehäuse 1 drehfest und axial verschieblich geführte Stifte 45 nach hinten auf das Axiallager 42 und damit die Hülse 17. Die Stifte 45 sind von einer weiteren Scheibe 46 nach hinten kraftbeaufschlagt, auf die von vorn eine Feder, insbesondere Wendelfeder 47, drückt. Die Wendelfeder 47 liegt vorgespannt in einer gegenüber dem Gehäuse 1 drehfest, axial verschieblichen Buchse 48, so daß die Spannung der Wendelfeder 47 und damit der auf die Hülse 17 ausgeübte Axialdruck einstellbar ist. Die Buchse 48 greift mit einer Außenkontur 49 in ein Innengewinde 50 einer manuell von außen um die Längsachse W drehbaren, mit der Hand ergreifbaren Griffhülse 51, die mittels Ringen 52, 53 an einem vorderen zylindrischen Fortsatz 54 des Gehäuses 1 drehbar, jedoch axial unverschieblich gehalten ist. An dem zylindrischen Fortsatz 54 ist die Buchse 48 längsverschieblich geführt. Durch Drehen der Griffhülse 51 ist die Buchse 48 längsverstellbar und damit die Vorspannung der Feder 47 und damit das übertragbare Drehmoment einstellbar.

Die Werkzeugspindel 5 ist hinten mit einem Wälzlager 55 und vorn im Fortsatz 54 mit den Wälzlagern 18 am Gehäuse 1 gelagert und durch eine Dichtung 56 abgedichtet.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist im wesentlichen folgende:
Solange das mittels der Griffhülse 51 eingestellte, maximal übertragbare Drehmoment im Bohr- oder Schraubbetrieb nicht überschritten wird, nimmt die Drehmitnahme 37 bis 40 die Hülse 17 mit und die Werkzeugspindel 5 dreht entsprechend dem eingestellten Gang. Im ersten Gang ist das übertragbare Drehmoment entsprechend dem Übersetzungsfaktor der Planetengetriebestufe 20 höher als im zweiten Gang - bei unveränderter Stellung der Griffhülse 51 -. Durch Verändern der Drehstellung der Griffhülse 51 ist ein großer Bereich (Spreizung) der einstellbaren Drehmomente dabei gewährleistet.

Übersteigt im Betrieb das Bremsmoment des Werkzeugs das eingestellte Drehmoment, dann ratschen die Schanzenkonturen 29 über die Mitnahmekörper 40, wobei sich die Hülse 17 axial verschiebt und das Kegelrad 14 diese nicht mehr mitnimmt, so daß auch die Planetengetriebestufen 20, 31 nicht mehr mitgenommen werden.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann hinten an der Werkzeugspindel 5 eine an sich bekannte, ggfs. abschaltbare Ratscheneinrichtung zur Schlagerzeugung und/oder eine Sicherheitskupplung vorgesehen sein.

Im Ausführungsbeispiel ist als Werkzeugaufnahme eine auf die Werkzeugspindel 5 aufschraubbare Werkzeugaufnahme 4 dargestellt. Es kann jedoch die Werkzeugspindel 5 vorn auch so ausgelegt sein, daß in sie eine Werkzeug- Schnellwechselaufnahme einsteckbar ist, welche mittels eines axial verschieblichen Griffgliedes und entsprechenden Kopplungselementen von der Werkzeugspindel 5 lösbar ist.

Claims (9)

1. Handführbare Werkzeugmaschine, insbesondere Schrauber oder Bohrschrauber oder Schlagbohrschrauber, in deren pistolenartigen, hinten einen Handgriff aufweisenden Gehäuse eine Werkzeugspindel zu einer Werkzeugaufnahme nach vorn verläuft, wobei sich die Achse eines Motors zum Antrieb der Werkzeugspindel quer zu dieser erstreckt und mit dieser über ein Winkelgetriebe gekoppelt ist und der Motor in einem vor dem Handgriff angeordneten Gehäuseteil vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Winkelgetriebe (10, 14) zwischen einem Getriebe (20, 31) und einer Drehmomenteinstelleinrichtung (57) angeordnet ist.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Winkelgetriebe (10, 14) ein Zahnrad (14) aufweist, das koaxial zur Werkzeugspindel (5) gelagert ist, die sich durch das Zahnrad (14) erstreckt, daß koaxial zum Zahnrad (14) eine Hülse (17) gelagert ist, daß die Hülse (17) die Werkzeugspindel (5) über ein Getriebe (20, 31) antreibt, das im Gehäuse (1) hinter dem Zahnrad (14) angeordnet ist, daß die Hülse (17) mittels einer Drehmitnahmeeinrichtung (37 bis 40) mit dem Zahnrad (14) derart gekoppelt ist, daß das Zahnrad (14) die Hülse (17) nur bis zu einem einstellbaren maximalen Drehmoment mitnimmt, und daß eine Einstelleinrichtung (42 bis 53) für das Drehmoment vor dem Zahnrad (14) koaxial zur Werkzeugspindel (5) angeordnet ist.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Drehmitnahmeeinrichtung Mitnahmekörper (40) zwischen Schanzenkonturen (39) und Taschen (37) vorgesehen sind.

4. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (17) drehbar und axial verschieblich auf der Werkzeugspindel (5) gelagert ist.

5. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmitnahmeeinrichtung (37 bis 40) innerhalb des Zahnrads (14) liegt.

6. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (17) eine vordere Stirnfläche (41) aufweist, auf die die Einstelleinrichtung (42 bis 53) wirkt.

7. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (42 bis 53) über ein Axiallager (42) auf die Hülse (17) drückt und eine in ihrer Vorspannung durch axiale Verschiebung einer Buchse (48) einstellbare Feder (47) aufweist, wobei die Buchse (48) durch Drehen einer zur Werkzeugspindel (5) koaxialen Griffhülse (51) axial verstellbar ist.

8. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein schaltbares Planetengetriebe ist, wobei die Hülse (17) ein Sonnenrad (19) des Planetengetriebes bildet oder mit diesem verbunden ist.

9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten, schaltbaren Planetengetriebestufe (20) eine zweite Planetengetriebestufe (31) nachgeschaltet ist, deren Sonnenrad (32) der Planetenträger (23) der ersten Getriebestufe bildet und deren Planetenträger mit der Werkzeugspindel (5) drehfest verbunden ist.