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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft elektrische Werkzeuge und insbesondere ein Spindel-Arretierungssystem für ein elektrisches
Werkzeug.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Eine
typische Elektromaschine, wie beispielsweise ein elektrisches Drehwerkzeug,
enthält ein
Gehäuse,
einen Motor, der von dem Gehäuse
getragen wird und mit einer Stromquelle zum Betreiben des Motors
verbunden werden kann, und eine Spindel, die von dem Gehäuse drehbar
gehalten und durch den Motor wahlweise angetrieben wird. Eine Werkzeughalterung,
wie zum Beispiel ein Spannfutter, ist am vorderen Ende der Spindel
befestigt, und ein Werkzeugelement, wie zum Beispiel eine Bohrspitze,
ist in dem Spannfutter befestigt, um sich mit diesem und mit der
Spindel zu drehen und an einem Werkstück zu arbeiten.
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Um
dem Benutzer das Entfernen und/oder Befestigen des Werkzeugelements
in der Werkzeughalterung zu erleichtern, kann das elektrische Werkzeug
eine Spindelarretierung enthalten, um eine Drehbewegung der Spindel
in Bezug auf das Gehäuse
zu verhindern, wenn durch den Benutzer eine Kraft auf die Werkzeughalterung
zum Entfernen des Werkzeugelements ausgeübt wird. Ohne Spindelarretierung
würde eine
solche Kraft zu einer Drehung der Spindel in Bezug auf das Gehäuse führen. Bei der
Spindelarretierung kann es sich um eine manuell betätigte Spindelarretierung
handeln, bei der der Benutzer ein Verschlussmittel gegen die Spindel
drückt, um
ein Drehen der Spindel zu verhindern, oder um eine automatische
Spindelarretierung, die in Funktion tritt, wenn von dem Benutzer
eine Kraft auf die Werkzeughalterung ausgeübt wird.
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Es
gibt eine Reihe unterschiedlicher Typen automatischer Spindelarretierungen.
Ein Typ einer automatischen Spindelarretierung enthält eine
Vielzahl von Keilwalzen, die mit korrespondierenden Keilflächen in
Keileingriff gebracht werden, wenn von dem Benutzer eine Kraft auf
die Werkzeughalterung ausgeübt
wird. Ein weiterer Typ einer automatischen Spindelarretierung enthält ineinander
eingreifende Zahnelemente, wie beispielsweise eine feststehendes
Zahnrad mit Innenverzahnung und ein bewegliches Zahnelement, das
auf der Spindel gehalten wird, um sich mit der Spindel zu drehen
und sich in Bezug auf diese in eine Verschlussposition zu bewegen,
in der die Verzahnungen zur Verhinderung einer Drehbewegung der
Spindel in Eingriff kommen.
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Um
solche automatischen Spindelarretierungen unterzubringen, kann ein
gewisser Dreh- bzw. Bewegungsspielraum zwischen der Spindel und
der Antriebsverbindung mit dem Motor vorgesehen sein. Die Spindelarretierung
arbeitet (kommt in und außer Eingriff)
innerhalb dieses „freien
Drehwinkels" zwischen
der Spindel und der Antriebsverbindung des Motors.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ein
spezifisches Problem bei den oben genannten automatischen Spindelarretierungen
besteht darin, dass beim Umschalten des Motors von einem Betriebszustand,
in dem die Spindel drehend angetrieben wird, in einen Ruhezustand
die Trägheit der
sich noch drehenden Spindel (sowie der Werkzeughalterung und/oder
des gehaltenen Werkzeugelements) bewirkt, dass die automatische
Spindelarretierung in Eingriff kommt, um die Drehung der Spindel in
Bezug auf den Motor innerhalb des freien Drehwinkels zwischen der
Spindel und dem Motor anzuhalten. Das Eingreifen der Spindelarretierung
kann abrupt erfolgen und bei den Komponenten der Spindelarretierung
einen Aufprall erzeugen, der ein Geräusch (ein lautes „Knallen") und möglicherweise eine
Beschädigung
der Komponenten zur Folge hat.
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Dieses
Problem verstärkt
sich je größer die Trägheit, die
auf die Spindel wirkt (d.h. bei größeren Werkzeugelementen, wie
zum Beispiel Lochsägen). Bei
Werkzeugelementen mit hoher Masseträgheit kann die Spindel durch
den Aufprall (der eingreifenden Spindelarretierung) zurückspringen,
sich in die entgegengesetzte Richtung drehen (durch den freien Drehwinkel),
auf die Antriebsverbindung mit dem Motor aufprallen und (in Vorwärtsrichtung)
zurückspringen,
um wiederum mit der Spindelarre tierung in Eingriff zu kommen. Ein
solch wiederholter Aufprall auf die Spindelarretierung sowie zwischen
der Spindel und der Antriebsverbindung des Motors ruft nach dem
anfänglichen
Aufprall und dem lauten „Knallen" das Phänomen des „Ratterns" (Mehrfachgeräusche) hervor.
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Ein
weiteres spezifisches Problem bei den bestehenden elektrischen Werkzeugen
besteht darin, dass beim Umschalten des Motors vom Betriebszustand
in den Ruhezustand eine Bremskraft auf den Motor ausgeübt werden
kann, während
sich die Spindel (aufgrund der Trägheitskraft der Spindel (sowie der
Werkzeughalterung und/oder des gehaltenen Werkzeugelements) weiterhin
aufgrund des freien Winkels dreht. Das Bremsen des Motors bewirkt
(in Verbindung mit der anhaltenden Drehung der Spindel) ein Eingreifen
der automatischen Spindelarretierung, was zu einem Geräusch (ein
lautes „Knallen" und/oder „Rattern") und einer möglichen
Beschädigung
der Komponenten führt.
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Die
auf den Motor ausgeübte
Bremskraft kann von einem dynamischen Bremsen des Motors, wie zum
Beispiel durch Betätigen
eines dynamischen Bremskreises, oder durch Betätigen (Anhalten) eines kabellosen
(batteriebetriebenen) elektrischen Werkzeugs herrühren. Mit
anderen Worten, wenn der Motor angehalten wird, bewirkt der Unterschied
zwischen der die Spindel drehenden Kraft (die Trägheit der Spindel (sowie der
Werkzeughalterung und/oder des gehaltenen Werkzeugelements) und
der den Motor anhaltenden Kraft (d.h. der Motor läuft leer
oder wird gebremst), dass die automatische Spindelarretierung in
Eingriff kommt. Je größer der
Unterschied zwischen diesen entgegengesetzt wirkenden Kräften, desto
größer der
Aufprall (ein lautes „Knallen" und/oder „Rattern"), wenn die Spindelarretierung
in Eingriff kommt.
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Eine
Spindelarretierung des Standes der Technik (auf welcher der Oberbegriff
des Anspruchs 1 basiert) ist in dem Patent
JP-A-05269677 beschrieben.
Die Spindelarretierung enthält
eine Motorwelle mit an ihrem Umfang ausgebildeten geneigten Nockenflächen, die
kreisförmige
Verschlussmittel von außen
mit einer Innenfläche
einer Hülse
in Verschlusseingriff bringen. Wird die Welle abrupt angehalten, so
werden die Verschlussmittel zusammengedrückt, um zwischen der Welle
und der Hülse
einen Freigang zu ermöglichen.
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Gemäß der Erfindung
wird eine Spindelarretierung für
ein elektrisches Werkzeug angegeben, welches ein Gehäuse, einen
Motor, der von dem Gehäuse
getragen wird und eine Motorwelle umfasst, sowie eine durch das
Gehäuse
getragene Spindel zur Drehung um eine Achse enthält, wobei zwischen der Spindel
und der Motorwelle eine Antriebsverbindung derart vorgesehen ist,
dass die Spindel mit der Motorwelle antreibend verbunden werden
kann, wobei die Spindel wahlweise durch den Motor in eine erste
Richtung um die Achse und in eine zweite Richtung um die Achse angetrieben
wird und die zweite Richtung der ersten Richtung entgegengesetzt
ist, wobei die Spindelarretierung umfasst: ein erstes Verschlussmittel
und ein zweites Verschlussmittel, das zwischen einer Verschlussposition,
in der das zweite Verschlussmittel in das erste Verschlussmittel
zur Verhinderung einer Drehbewegung der Spindel eingreift, und einer
entriegelten Position bewegt werden kann, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Feder zur Verzögerung
der Bewegung des zweiten Verschlussmittels von der entriegelten
Position in die Verschlussposition betätigt werden kann, wenn eine Kraft
auf die Spindel angewandt wird, durch die sich die Spindel in Bezug
auf die Antriebsverbindung dreht, und eine Arretieranordnung, welche
eine erste Einbuchtung und eine zweite Einbuchtung sowie einen durch
die Feder vorgespannten Vorsprung enthält, der wahlweise in der ersten
Einbuchtung oder in der zweiten Einbuchtung angeordnet ist, wobei
bei Drehung der Spindel in die erste Richtung in Bezug auf die Antriebsverbindung
der Vorsprung zwischen einer ersten Position, die der entriegelten
Position des zweiten Verschlussmittels entspricht und in der der
Vorsprung in der ersten Einbuchtung angeordnet ist, und einer zweiten
Position, in der der Vorsprung in der zweiten Einbuchtung angeordnet
ist, bewegbar ist, wobei die Bewegung des Vorsprungs von der ersten
Einbuchtung die Bewegung des zweiten Verschlussmittels von der entriegelten
Position in die Verschlussposition verzögert, wenn die Spindel in die erste
Richtung in Bezug auf die Antriebsverbindung gedreht wird, und wobei
bei Drehung der Spindel in die zweite Richtung in Bezug auf die
Antriebsverbindung der Vorsprung zwischen der zweiten Position, die
der entriegelten Position des zweiten Verschlussmittels entspricht
und in der der Vorsprung in der zweiten Einbuchtung angeordnet ist,
und der ersten Position, in der der Vorsprung in der ersten Einbuchtung
angeordnet ist, bewegbar ist, wobei die Bewegung des Vorsprungs
von der zweiten Einbuchtung die Bewegung des zweiten Verschlussmittels
von der entriegelten Position in die Verschlussposition verzögert, wenn
die Spindel in die zweite Richtung in Bezug auf die Antriebsverbindung
gedreht wird.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen
gibt die Erfindung eine Spindelarretierung mit einem Federmittel
an, das eine im Wesentlichen gleiche Federkraft ausübt, um die
Betätigung
der Spindelarretierung zu verzögern,
wenn die Spindel in Vorwärtsrichtung
oder in Rückwärtsrichtung
gedreht wird. Bei einigen Ausführungsbeispielen
gibt die Erfindung zwei Federmittel an, die zur Ausübung der
im Wesentlichen gleichen Kraft zusammenwirken, um die Betätigung der
Spindelarretierung zu verzögern,
wenn die Spindel in Vorwärtsrichtung
oder in Rückwärtsrichtung
gedreht wird.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen
ist die Spindelarretierung eine Keilwalzen-Spindelarretierung. Bei einigen Ausführungsbeispielen
gibt die Erfindung eine Spindelarretierung an, die ein Synchronisierungsmittel
zum Synchronisieren des Eingriffs der Verschlussmittel und der Verschlussflächen der Spindelarretierung
umfasst. Bei einigen Ausführungsbeispielen
gibt die Erfindung eine Spindelarretierung mit einem Ausrichtmittel
an, um die Achse der Keilwalze auf die Achse der Spindel auszurichten und
diese Ausrichtung aufrechtzuerhalten. Bei einigen Ausführungsbeispielen
gibt die Erfindung ein batteriebetriebenes Werkzeug mit einer Spindelarretierung
an.
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Ein
spezifischer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
ein Anhalten des Motors und ein automatisches Arretieren der Spindel
leise durchgeführt
werden kann, ohne dass ein mit dem abrupten Eingreifen der Spindelarretierung
einhergehender Aufprall oder „Knall" erzeugt wird. Die
Federkraft des Federmittels der Spindeldrehungs-Steuerstruktur dämpft und
steuert die durch die Trägheit
der Spindel (sowie der Werkzeughalterung und/oder des gehaltenen
Werkzeugelements) verursachte Drehung. Diese Federkraft dämpft und
steuert die Masseträgheit
der Spindel auch dann, wenn eine geringe oder keine relative Drehung
zwischen der Spindel und der Antriebsverbindung mit dem Motor stattfindet.
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Ein
weiterer spezifischer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht
darin, dass selbst wenn die Trägheit
der Spindel, der Werkzeughalterung und des gehaltenen Werkzeugelements
größer als
die Federkraft des Federmittels der Spindeldrehungs-Steuerstruktur ist
(derart, dass die Drehung der Spindel beim ersten Eingreifen der Spindelarretierung
nicht direkt anhält),
dämpft
und steuert das Federmittel die Drehung der Spindel, um die Drehkraft
der Spindel ohne einen wiederholten Aufprall und Rückprall
oder ein „Rattern" abzuleiten und so ein
leiseres Anhalten der Spindel zu ermöglichen.
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Ein
weiterer spezifischer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht
darin, dass selbst wenn der Motor während des Anhaltens gebremst
wird, wie beispielsweise durch Betätigung einer Bremsschaltung
oder beim Betrieb eines kabellosen elektrischen Werkzeugs, wird
durch die Spindelarretierung und das Federmittel der Spindeldrehungs-Steuerstruktur die
Drehung der Spindel, der Werkzeughalterung und des Werkzeugelements
leise angehalten.
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Weitere
spezifische Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung kann
der Fachmann aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, den Ansprüchen und
den Zeichnungen entnehmen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Seitenansicht eines kabellosen elektrischen Werkzeugs, das
ein die Erfindung darstellendes Spindelarretierungssystem enthält;
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2 ist
eine Seitenansicht eines elektrischen Werkzeugs mit Kabel, das ein
die Erfindung darstellendes Spindelarretierungssystem enthält;
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3 ist
eine Teil-Seitenansicht im Querschnitt eines Teils des in 1 gezeigten
elektrischen Werkzeugs, welche das die vorliegende Erfindung darstellende
Spindelarretierungssystem zeigt;
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4 ist
eine vergrößerte seitliche
Querschnittsansicht eines Teils des in 3 gezeigten Spindelarretierungssystems;
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5 ist
eine Explosionsansicht der Komponenten des in 4 gezeigten
Spindelarretierungssystems;
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6 ist eine Ansicht der Komponenten des in 5 gezeigten
Spindelarretierungssystems;
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7 ist
eine Teilquerschnittsansicht von Komponenten des Spindelarretierungssystems;
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8 ist
eine Teilquerschnittsansicht, die die Verbindung der Spindel mit
dem Träger
darstellt;
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9 ist
eine teilweise geschnittene Seitenansicht in Explosionsdarstellung
eines Drehmomentbegrenzers;
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10 ist
eine Ansicht einer ersten alternativen Ausführung des Halterings;
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11 ist
eine Ansicht einer zweiten alternativen Ausführung des Halterings;
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12 ist
eine vergrößerte teilweise
Seitenansicht im Querschnitt entlang der Linie C-C' in 14 einer
ersten alternativen Ausführung
der Drehsteuerungsstruktur des Spindelarretierungssystems;
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13 ist
eine Teilquerschnittsansicht in Explosionsdarstellung der in 12 gezeigten
Drehsteuerungsstruktur;
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14 ist
eine Teilquerschnittsansicht entlang der Linie A-A' in 12;
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15 ist
eine Teilquerschnittsansicht entlang der Linie B-B' in 12;
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16 ist
eine Teilquerschnittsansicht einer zweiten alternativen Ausführung der
Drehsteuerungsstruktur des Spindelarretierungssystems;
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17 zeigt
Teilquerschnittsansichten eines Teils des in 16 gezeigten
Spindelarretierungssystems;
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18 ist
eine Teilquerschnittsansicht einer alternativen Ausführung der
Arretierstruktur des Spindelarretierungssystems;
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19 ist
eine Teilquerschnittsansicht des in 18 gezeigten
Spindelarretierungssystems, die den Betriebszustand des Spindelarretierungssystems
darstellt.
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Vor
der ausführlichen
Erläuterung
eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung sei hervorgehoben, dass die Erfindung in ihrer Anwendung
nicht auf die Konstruktionsdetails und die Anordnung der Komponenten,
wie sie in der nachfolgenden Beschreibung erläutert oder in den Zeichnungen
dargestellt sind, beschränkt
ist. Die Erfindung ermöglicht
weitere Ausführungsbeispiele
und kann auf unterschiedliche Weise umgesetzt bzw. durchgeführt werden.
Des Weiteren ist hervorzuheben, dass die hier verwendete Terminologie
und Ausdrucksweise dem Zweck der Beschreibung dient und als nicht
einschränkend
zu betrachten ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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1 zeigt
ein elektrisches Werkzeug 100, das ein die Erfindung darstellendes
Spindelarretierungssystem 10 (siehe 3) enthält. Wie
in 1 abgebildet, enthält das elektrische Werkzeug 100 ein Gehäuse 104 mit
einem Griff 108, der von einem Benutzer während des
Betriebs des elektrischen Werkzeugs 100 gehalten werden
kann. Ein Motor M (schematisch dargestellt) wird von dem Gehäuse 104 getragen,
und eine Stromquelle 112, wie beispielsweise eine Batterie 116 in
der dargestellten Ausführung, kann
durch einen Stromkreis (nicht gezeigt) mit dem Motor M verbunden
werden, um diesen wahlweise mit Strom zu versorgen.
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Das
elektrische Werkzeug 100 enthält zudem eine Spindel 28,
die durch das Gehäuse 104 drehbar
getragen und wahlweise durch den Motor M angetrieben wird. Eine
Werkzeughalterung oder ein Spannfutter 120 ist an dem vorderen
Ende der Spindel 28 zwecks Drehung mit dieser gehalten.
Ein Werkzeugelement, wie zum Beispiel eine Bohrspitze 124,
wird von dem Spannfutter 120 zwecks Drehung mit diesem
gehalten.
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In
der dargestellten Ausführung
ist das elektrische Werkzeug 100 ein Bohrer. Es wird darauf
hingewiesen, dass das elektrische Werkzeug 100 in anderen
Ausführungen
(nicht gezeigt) eine andere Art von elektrischem Werkzeug, wie zum
Beispiel ein Schraubendreher, eine Schleifmaschine oder eine Handfräsmaschine,
sein kann. Es wird außerdem darauf
hingewiesen, dass das Werkzeugelement in anderen Ausführungen
(nicht gezeigt) eine andere Art von Werkzeugelement, wie zum Beispiel
ein Schraubendreher-Bit, eine Schleifscheibe, ein Bit einer Oberfräse oder
eine Lochsäge,
sein kann.
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2 zeigt
ein weiteres elektrisches Werkzeug 200 zur Verwendung mit
der Spindelarretierung 10. Wie in 2 gezeigt,
handelt es sich bei dem elektrischen Werkzeug 200 um ein
mit Kabel versehenes elektrisches Werkzeug mit einem Gehäuse 204,
das einen Griff 208 vorsieht und einen Motor M' (schematisch dargestellt)
trägt,
welcher durch einen Stecker 216 mit einer Wechselstromquelle 212 verbunden
werden kann, um den Motor M' wahlweise mit
Strom zu versorgen.
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Wie
in 3 abgebildet, enthält der Motor M eine Abtriebswelle 11a,
die eine Motorachse 11 bildet und von dem Gehäuse 104 drehbar
gehalten wird. In der dargestellten Ausführung ist der Motor M mit einer
Drehzahlverminderungsstruktur 12 eines Planetengetriebes
verbunden. Die Drehzahlverminderungsstruktur 12 enthält ein Sonnenrad 13,
das durch eine Befestigungsstruktur, wie zum Beispiel Keilnuten,
mit der Abtriebswelle 11a verbunden ist, um sich mit dieser
zu drehen. Die Drehzahlverminderungsstruktur 12 umfasst
zudem ein Planetengetriebe 14, das von einem Träger 15 gehalten
und zwischen dem Sonnenrad 13 und einer Innenverzahnung 16 in
Eingriff gebracht werden kann. Die Innenverzahnung 16 wird
durch einen Befestigungsring 17 gehalten, der wiederum
von dem Gehäuse 104 gehalten
wird. Eine Drehung der Motorwelle 11a und des Sonnenrads 13 bewirkt
eine Drehung des Planetengetriebes 14, und ein Eingreifen
des sich drehenden Planetengetriebes 14 in die Innenverzahnung 16 bewirkt
ein Umlaufen des Planetengetriebes 14 um das Sonnenrad 13 sowie
eine Drehung des Trägers 15.
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Das
Spindelarretierungssystem 10 ist an der Ausgangsseite des
Motors M (an der Ausgangsseite der Drehzahlverminderungsstruktur 12)
gehalten. Das Spindelarretie rungssystem 10 enthält eine
Antriebsverbindung oder eine elektrische Ausgangsanordnung 10', um die Ausgangskraft
des Motors M durch den Träger 15 der
Drehzahlverminderungsstruktur 12 auf die Spindel 28 zu übertragen.
Das Spindelarretierungssystem 10 enthält zudem eine Arretierstruktur 10'', um die Spindel 28 zu
arretieren und wahlweise eine Drehung der Spindel 28 in
Bezug auf das Gehäuse 104 und
auf den Träger 15 sowie den
Motor M zu verhindern.
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Wie
in 4 und 8 genauer dargestellt, umfasst
die Antriebsverbindung 10' zwischen
der Spindel 28 und dem Träger 15 sowie dem Motor
M ein am Ende der Spindel 28 ausgebildetes Verbindungsstück 31 (als
zwei im Wesentlichen parallel verlaufende plane Flächen auf
gegenüberliegenden
Seiten der Spindelachse) und ein an dem Träger 15 ausgebildetes
lochförmiges
Verbindungsstück 32.
Das Verbindungsstück 32 weist
Seitenwände
auf, die so ausgebildet sind, dass sie einen freien Winkel α (etwa 20
Grad in der dargestellten Ausführung)
vorsehen, in dem die Spindel 28 und der Träger 15 in
Bezug aufeinander drehbar sind, um zwischen der Spindel 28 und
dem Träger 15 einen
gewissen Drehspielraum zu ermöglichen.
Wenn die Verbindungsstücke 31 und 32 verbunden
sind, ist ein freier Drehraum vorhanden, in dem keine Drehkraft
von dem Träger 15 auf
die Spindel 28 übertragen
wird, sondern der Träger 15 und
die Spindel 28 in Bezug aufeinander um den freien Winkel α drehbar
sind. In der dargestellten Ausführung
bietet die Form des Verbindungsstücks 32 dieses freie
Spiel in beide Drehrichtungen des Motors M und der Spindel 28.
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Wie
in 4–6 gezeigt, umfasst die Arretierstruktur 10'' im Allgemeinen einen Entriegelungsring 21,
einen Feder- oder Schnappring 22, zwei Synchronisierungs-
und Ausricht- bzw. Halteringe 23, ein oder mehrere Verschlussmittel
oder Keilwalzen 24, einen Verschlussring 25, einen
Gummiring 26, einen Befestigungsring 27 und die
Spindel 28. Mit Ausnahme der Keilwalzen 24 und
der Spindel 28 weisen die anderen Komponenten der Arretierstruktur 10'' im Allgemeinen die Form eines
Rings auf, der um dieselbe Achse, wie zum Beispiel die Achse der
Spindel 28, verläuft.
Ein Abdeckring 45 ist derart an dem Befestigungsring 27 angebracht,
dass die Komponenten der Arretierstruktur 10'' als
eine Einheit vorgesehen sind.
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Wie
in 4–5 gezeigt,
enthält
der Entriegelungsring 21 auf gegenüberliegenden Seiten der Achse
Stifte 33, die in an dem Träger 15 ausgebildete Verbindungslöcher 34 eingreifen
und darin gehalten werden, so dass der Entriegelungsring 21 an
dem Träger 15 befestigt
und mit diesem drehbar ist. Wie in 7 dargestellt,
bildet der Entriegelungsring 21 ein lochförmiges Verbindungsstück 35,
das im Wesentlichen mit dem in dem Träger 15 ausgebildeten
Verbindungsstück 32 identisch
ist, um den freien Drehwinkel α zwischen
der Spindel 28 und dem Träger 15 sowie dem Entriegelungsring 21 bereitzustellen.
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Der
Verschlussring 25 bildet ein lochförmiges Verbindungsstück 35,
das im Wesentlichen mit dem Verbindungsstück 31 an der Spindel 28 identisch
ist, so dass der Verschlussring 25 an der Spindel 28 befestigt
und mit dieser ohne freie Drehbewegung drehbar ist. An seinem Außenumfang
enthält der
Verschlussring 25 unterteilende Vorsprünge 36, die in der
abgebildeten Ausführung
voneinander um etwa 120 Grad gleich beabstandet sind. An der Umfangsseite
eines jeden Vorsprungs 36 sind geneigte Verschlusskeilflächen 37a und 37b zum
Bilden von Verschlussflächen
vorgesehen, damit das Spindelarretierungssystem 10 die
Spindel 28 in Vorwärts-
und Rückwärtsdrehrichtung
arretiert. Die Keilflächen 37a und 37b sind
in Richtung des zugeordneten Vorsprungs 36 geneigt.
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In
der dargestellten Ausführung
sind die Verschlussmittel in der Form eines Zylinders ausgebildete
Keilwalzen 24. Jeweils eine Keilwalze 24 ist für jede Verschlusskeilfläche 37a und 37b des
Verschlussrings 25 vorgesehen. Die Keilwalzen 24 sind in
drei Paaren mit jeweils einem Paar für jeden Vorsprung 36 vorgesehen.
Bei jedem Paar bildet eine Keilwalze 24 ein Verschlussmittel
in Vorwärtsdrehrichtung
der Spindel 28, und die andere Keilwalze 24 des
Paars bildet ein Verschlussmittel in Rückwärtsdrehrichtung der Spindel 28.
In der gezeigten Ausführung
ist die Länge
jeder Keilwalze 24 größer als
die Breite oder Dicke des Verschlussrings 25, wobei die gegenüberliegenden
Enden jeder Keilwalze jeweils von Halteringen 23 gehalten
werden.
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Am
Außenumfang
jedes Halterings 23 sind Haltevorsprünge 38 ausgebildet.
In der gezeigten Ausführung
sind die Haltevorsprünge 38 um
etwa 120 Grad voneinander gleich beabstandet, wobei auf jeder Seite
eines Haltevorsprungs 38 eine Keilwalze 24 gelagert
ist. Wie in 6 abgebildet, ist die
mittige Öffnung
jedes Halterings 23 im Allgemeinen kreisförmig, so
dass die Halteringe 23 in Bezug auf die Spindel 28 drehbar
sind.
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Der
Gummiring 26 ist in einer Nut in dem Befestigungsring 27 gehalten,
wobei ein Eingreifen der Keilwalzen 24 in den Gummiring 26 eine
Drehung der Keilwalzen 24 infolge der Reibung zwischen
den Keilwalzen 24 und dem Gummiring 26 bewirkt.
Der Befestigungsring 27 bildet einen Innenumfang bzw. einen
Hohlraum 39, in dem der Verschlussring 25 und die
Halteringe 23 aufgenommen sind. Der Innenumfang 39 des
Befestigungsrings 27 und der Außenumfang des Verschlussrings 25 (und/oder
der Spindel 28) sind einander in Radialrichtung zugewandt
und um eine vorgegebene radiale Entfernung so voneinander beabstandet,
dass ein Paar Keilwalzen 24 zwischen einem Paar geneigter
Verschlusskeilflächen 37a und 37b des
Verschlussrings 25 und dem Innenumfang 39 angeordnet
sind.
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Die
geneigten Verschlusskeilflächen 37a und 37b und
der Innenumfang 39 des Befestigungsrings 27 wirken
zusammen, um die Keilwalzen 24 in eine Verschlussposition
einzukeilen, die einem verriegelten Zustand des Spindelarretierungssystems 10 entspricht,
in dem die Spindel 28 daran gehindert wird, sich in Bezug
auf das Gehäuse 104 sowie
auf den Motor M und den Träger 15 zu
drehen. Zwischen dem Innenumfang 39 des Befestigungsrings 27 und
dem Außenumfang
des Verschlussrings 25 ist ein Raum vorgesehen, um es den
Keilwalzen zu ermöglichen, sich
in eine freigegebene oder entriegelte Position zu bewegen, die einem
entriegelten Zustand des Spindelarretierungssystems 10 entspricht,
in dem sich die Spindel 28 in Bezug auf das Gehäuse 104 frei
drehen kann. Zudem haben die Haltevorsprünge 38 der Halteringe 23 eine
Umfangsausdehnung, die es ermöglicht,
dass die Keilwalzen 24 in der freigegebenen oder entriegelten
Position gehalten werden.
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Der
Entriegelungsring 21 enthält Entriegelungsvorsprünge 41,
die wahlweise mit den Keilwalzen 24 in Eingriff gebracht
werden können,
um die Keilwalzen 24 aus der-Verschlussposition zu lösen bzw.
zu entriegeln. Die Entriegelungsvorsprünge 41 sind auf der
Vorderseite des Entriegelungsrings 21 ausgebildet und in
der dargestellten Ausführung
voneinander um etwa 120 Grad gleich beabstandet, um mit der relativen
Position der drei Paare Keilwalzen 24 übereinzustimmen. Jeder Entriegelungsvorsprung 41 ist
so ausgebildet, dass dieser die zugehörigen Keilwalzen 24 durch
Eingreifen in das Umfangsendteil freigibt oder entriegelt, indem
die Keilwalze 24 in Drehrichtung des Entriegelungsrings 21 (sowie
des Trägers 15 und
des Motors M) gedrückt
wird. Die Umfangslänge
jedes Entriegelungsvorsprungs 41 ist derart definiert,
dass die Freigabe- oder Entriegelungsfunktion innerhalb des freien
Drehwinkels α zwischen
der Spindel 28 und dem Entriegelungsring 21 sowie
dem Träger 15 erfolgt.
Vorzugsweise erfolgt die Freigabe- oder Entriegelungsfunktion nahe
dem Ende des freien Drehwinkels α.
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Jeder
Entriegelungsvorsprung 41 bildet einen Teil einer Arretieranordnung
bzw. Steuerstruktur zum Steuern der Federkraft des Schnapprings 22 zwischen
einer einem entriegelten Zustand des Spindelarretierungssystems 10 entsprechenden
arretierten Position und einer dem Verschlusszustand des Spindelarretierungssystems 10 entsprechenden
arretierten Position. In der gezeigten Ausführung sind an der radialen
Innenseite jedes Entriegelungsvorsprungs 41 konkave Steuereinbuchtungen 42a und 42b ausgebildet.
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Wie
in 6–7 gezeigt,
enthält
der Schnappring 22 Feder- oder Schnapparme 44,
an deren freiem Ende jeweils ein konvexer Steuervorsprung 43 ausgebildet
ist. Die Vorsprünge 43 bilden den
anderen Teil der Arretieranordnung und können wahlweise in ein Paar
entsprechender Einbuchtungen 42a und 42b einrasten.
Der Schnappring 22 stellt eine Federkraft bereit, um die
Vorsprünge
mit einer gewählten
Einbuchtung 42a und 42b durch Vorspannung in Einrastung
zu bringen. Die Schnapparme 44 sind als bogenförmige Arme
ausgebildet, die sich von drei gleich beabstandeten Positionen am
Körper
des Schnapprings 22 aus im Wesentlichen in dieselbe Richtung
entlang des Umfangs erstrecken. Die Schnapparme 44 sind
derart ausgebildet, dass die Vorsprünge 43 wahlweise in
den zugehörigen
Einbuchtungen 42a und 42b positioniert werden
können.
Die elastische Federkraft an den Vorsprüngen 43 wird durch
die Elastizität
und die Materialeigenschaften der Schnapparme 44 bereitgestellt.
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Die
Federkraft des Schnapprings 22 ist geringer als die Antriebskraft
des Motors M und ermöglicht
es den Vorsprüngen,
sich von einer Einbuchtung (d.h. Einbuchtung 42b) zur anderen
Einbuchtung (d.h. Einbuchtung 42a) zu bewegen, wenn der
Motor M neu gestartet wird. Wie in 6 dargestellt,
ist die mittige Öffnung
des Schnapprings 22 im Wesentlichen mit dem Verbindungsstück 31 der
Spindel 28 identisch, so dass der Schnappring 22 an
der Spindel 28 befestigt ist und sich mit dieser dreht.
Die von den Schnapparmen 44 auf die Vorsprünge 43 ausgeübte Federkraft
ist so eingestellt, dass sich der Vorsprung 43 von einer
Einbuchtung (d.h. Einbuchtung 42a) in die andere Einbuchtung
(d.h. Einbuchtung 42b) bewegen kann, um so die Drehkraft
der Spindel 28 beim Anhalten des Motors M zu steuern und
zu dämpfen und
das Eingreifen der Arretierstruktur 10'' zu
verzögern.
-
Wie
in 3 und 9 abgebildet, ist die Drehzahlverminderungsstruktur 12 mit
einem Drehmomentbegrenzer versehen. Die Innenverzahnung 16 wird
so gehalten, dass eine Drehung in Bezug auf den Befestigungsring 17 möglich ist.
Das vordere Ende der Innenverzahnung 16 bildet eine ringförmige Fläche 50.
Kugeln 51 werden gegen die Fläche 50 gedrückt, und
die Innenverzahnung 16 wird gegen eine Befestigungsplatte 52 gedrückt, um
ein Drehen der Innenverzahnung 16 zu verhindern.
-
Entlang
des Umfangs der Innenverzahnung 16 ist eine Vielzahl von
Kugeln 51 (in der dargestellten Ausführung sechs Stück) in Eingriff
mit der Fläche 50 angeordnet.
Ein Befestigungselement 53 bildet ein Loch 54 für jede Kugel 51,
in dem die Kugel 51 und eine Spannfeder 55 aufgenommen
sind. Die Feder 55 drückt
die Kugel 51 gegen die Fläche 50 der Innenverzahnung 16,
so dass die Innenverzahnung 16 gegen die Befestigungsplatte 52 gedrückt wird. Ein
Aufnahmeelement enthält
Haltestifte 57, die die jeweilige Feder 55 halten.
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Das
vordere Ende des Befestigungselements 53 ist als Schraubgewinde 58 ausgebildet.
Ein Gewindering 59 greift in das Schraubgewinde 58 ein und
bewegt durch die Kugel 60 und den Ring 61 das Aufnahmeelement
axial in Richtung zu der Innenverzahnung 16 und von dieser
weg, um die von den Federn 55 auf die Kugeln 51 und
auf die Fläche 50 der Innenverzahnung 16 aufgebrachte
Federkraft einzustellen. Der Gewindering 59 ist durch eine
Kerbverzahnung mit einem Bedienungsgehäuse 62 verbunden,
wobei eine Drehung des Bedienungsgehäuses 62 eine Drehung
sowie eine Axialbewegung des Gewinderings 59 bewirkt.
-
Der
Befestigungsring 27 ist durch ein Halteteil 64 an
dem Befestigungselement 53 angebracht, um eine Drehung
des Befestigungsrings 27 zu verhindern. Alternativ kann
das Halteteil 64 in der Form eines Stifts ausgebildet sein,
der in ein Loch in dem Befestigungselement 53 eingeführt wird.
Die Befestigungsplatte 52, der Befesti gungsring 17 und
das Befestigungselement 53 sind an dem Außenmantel 63 des
Gehäuses 104 befestigt.
-
Wenn
während
des Betriebs der Träger 15 und
der Entriegelungsring 21 in Richtung des Pfeils X (in 7)
durch Betätigung
des Motors M gedreht werden, wird die entsprechende Keilwalze 24a in eine
freigegebene bzw. entriegelte Position der geneigten Fläche 37a des
Verschlussrings 25 am Ende des Entriegelungsvorsprungs 41 geschoben.
Die andere Keilwalze 24b wird in Kontakt mit dem Innenumfang 39 des
Befestigungsrings 27 gehalten und durch ihren Reibkontakt
in die Freigabeposition der geneigten Fläche 37b geschoben.
Diese Freigabe- oder Entriegelungsfunktion erfolgt innerhalb des
freien Drehwinkels α zwischen
der Spindel 28, dem Träger 25 und
dem Motor M.
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Nachdem
die Arretierstruktur 10'' freigegeben
oder entriegelt ist, bewegen sich das Verbindungsteil 32 des
Trägers 15 und
das Verbindungsteil 31 der Spindel 28 in Antriebseingriff,
so dass die Antriebskraft des Trägers 15 (und
des Motors M) auf die Spindel 28 übertragen wird und diese sich
mit dem Träger 15 dreht.
Nun ist jeder Vorsprung 43 eines jeden Schnapparms 44 jeweils
in einer Einbuchtung (d.h. Einbuchtung 42a, die „Laufpositions-Einbuchtung") eines Entriegelungsvorsprungs 41 angeordnet,
wobei die Position des Entriegelungsrings 21 und des Verschlussrings 25 durch
die Federkraft der Schnapparme 44 in einer freigegebenen
oder entriegelten Position an einem Ende des freien Winkels α gehalten
wird.
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Während des
antreibenden Betriebs des Motors M stellt der Entriegelungsvorsprung 41 eine
zum Schieben der Keilwalze 24a in die freigegebene oder entriegelte
Position notwendige Kraft bereit, ohne dabei eine hohe Schlagkraft
auf die Keilwalzen 24a auszuüben. Wird der Motor M angehalten
(vom Betriebszustand in den Ruhezustand geschaltet), so wird die Drehung
des Trägers 15 gestoppt.
Die Drehung der Spindel 28 wird durch die Federkraft der
Schnapparme 44, die den Vorsprung 43 in der gewählten Einbuchtung
(d.h. Einbuchtung 42a) halten, gesteuert und gedämpft. Ist
während
des Anhaltens die Trägheit
der Spindel 28 (und des Spannfutters 120 und/oder
der gehaltenen Bohrspitze 124) geringer als die Federkraft
der Schnapparme 44, so wird die Drehung der Spindel 28 angehalten,
wobei die Vorsprünge 43 in der
gewählten
Einbuchtung (d.h. Einbuchtung 42a, der Laufposition) gehalten
werden.
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In
einem solchen Fall dämpft
und steuert die Federkraft des Schnapprings 22 die Trägheit der Spindel 28 auch
dann, wenn nur eine geringe oder überhaupt keine relative Drehung
zwischen der Spindel 28, dem Träger 15 und dem Motor
M stattfindet.
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Wenn
die Trägheit
der Spindel 28 (und des Spannfutters 120 und/oder
der Bohrspitze 124) größer als
die Federkraft der Schnapparme 44 ist, überwindet die Trägheit die
Federkraft der Schnapparme 44 und die Reibung zwischen
den Vorsprüngen 43 und
der geneigten, der gewählten
Einbuchtung 42a benachbart liegenden Flankenfläche, so
dass sich die Vorsprünge 43 von
der Einbuchtung 42a zur anderen Einbuchtung 42b (der „Verschlusspositions-Einbuchtung") bewegen. Die Bewegung
der Vorsprünge 43 von
der Einbuchtung 42a zur Einbuchtung 42b hält der Drehträgheit der
Spindel 28 stand und steuert bzw. dämpft die Drehträgheit der
Spindel 28, so dass die Drehung der Spindel 28 abgeleitet wird,
bevor die Arretierstruktur 10'' eingreift.
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Somit
wird die Drehträgheit
der Spindel 28 (und des Spannfutters 120 und/oder
der Bohrspitze 124) durch das Einrasten der Vorsprünge 43 in
die jeweiligen Einbuchtungen 42a und durch die Bewegung
in die Einbuchtungen 42b infolge der durch die entsprechenden
Schnapparme 44 ausgeübten
Federkraft gesteuert und gedämpft.
Der Schnappring 22 steuert die Drehkraft der Spindel 28 und
verzögert das
Eingreifen der Keilwalzen 24 und der Verschlusskeilflächen 37,
so dass kein Aufprall bei den Komponenten des Spindelarretierungssystems 10 entsteht und
kein Geräusch
(kein lautes „Knallen") hervorgerufen wird,
wenn die Drehung der Spindel 28 aufgehört hat. Da die Drehkraft der
Spindel 28 gesteuert wird, erfolgt zudem kein Aufprall
der Spindelarretierung und kein Rückprall innerhalb des freien
Drehwinkels α,
so dass das Phänomen
des „Ratterns" ebenfalls vermieden
wird. Die Drehsteuerungsvorrichtung des Spindelarretierungssystems 10 enthält die Arretieranordnung,
die durch die Einbuchtungen 42a und 42b sowie
die Vorsprünge 43 und
die von den Schnapparmen 44 des Schnapprings 22 bereitgestellte
Federkraft vorgesehen ist.
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Wenn
der Benutzer das Spannfutter 120 betätigt (welches dazu neigt, die
Spindel 28 in Bezug auf den Träger 15 und den Motor
M zu drehen), wird eine Drehbewegung der Spindel 28 aufgrund
der Funktionsweise der Arretierstruktur 10'' verhindert. Versucht
der Benutzer, die Spindel 28 zu drehen (d.h. durch Betätigen des
Spannfutters 120), so werden die Keilwalzen 24 zwischen
dem Innenumfang 39 des Befestigungsrings 27 und
der jeweiligen geneigten Verschlusskeilfläche 37a und 37b des
Verschlussrings 25 eingekeilt, wodurch eine Drehung der
Spindel 28 in jede Drehrichtung verhindert wird. Dadurch,
dass eine Drehbewegung der Spindel 28 verhindert wird,
kann das Spannfutter 120 leicht betätigt werden, um die Bohrspitze 124 zu
entfernen und/oder zu befestigen.
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Wenn
der Motor M neu gestartet wird (vom Ruhezustand in den Betriebszustand
geschaltet wird), bewegt das Ende des Entriegelungsvorsprungs 41 (in
der gewählten
Drehrichtung) eine Keilwalze 24a in eine entriegelte Position.
Die andere Keilwalze 24b kommt mit dem Innenumfang 39 des Befestigungsrings 27 in
Eingriff und wird in eine entriegelte Position geschoben. Sind die
Keilwalzen 24 freigegeben, so kann sich die Spindel 28 frei
drehen. Die Spindel 28 beginnt dann, sich durch die Kraft
des Motors M am Ende des freien Drehwinkels α zwischen der Spindel 28 und
dem Träger 15 sowie
dem Motor M zu drehen.
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Wenn
die Spindel 28 angetrieben wird und sich die Keilwalzen 24 um
ihre jeweiligen Achsen drehen und die Spindel 28 umlaufen,
werden die Keilwalzen 24 in Kontakt mit dem Gummiring 26 gehalten,
wobei der Kontaktwiderstand bewirkt, dass sich die Keilwalzen 24 während des
Umlaufens drehen. Diese Drehung der Keilwalzen 24 und das
Eingreifen in die Haltevorsprünge 38 der
Halteringe 23 auf einem Laufabschnitt der jeweiligen Keilwalzen 24 hält die jeweiligen
Achsen der Keilwalzen 24 in einer Ausrichtung, in der die
Walzenachsen im Wesentlichen parallel zur Achse der Spindel 28 liegen.
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Durch
ein Eingreifen der Haltevorsprünge 38 der
Halteringe 23 in den Laufabschnitt der jeweiligen Keilwalzen 24 während der
Bewegung der Keilwalzen 24 von der entriegelten Position
in die Verschlussposition wird verhindert, dass die Keilwalzen 24 in
eine Fehlausrichtung geraten. Vorzugsweise greifen die Haltevorsprünge 38 in
den Laufabschnitt der jeweiligen Keilwalzen 24 von der
entriegelten Position hin zu Verschlussposition und in der Verschlussposition
ein.
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Somit
haben die Halteringe 23 eine ausrichtende Funktion für die Keilwalzen 24.
Da die Walzenachsen mit der Achse der Spindel 28 in einer
Linie liegen, wenn die Keilwalzen zwischen dem Innenumfang 39 des
Befestigungsrings und den geneigten Keilflächen 37 des Verschlussrings 25 eingekeilt sind,
besteht ein Berührungskontakt
längs einer
Linie zwischen den Keilwalzen 24 und den Verschlussflächen, um
so eine maximale Verschlusskraft bereitzustellen. Die Halteringe 23 haben
außerdem
eine synchronisierende Funktion für die Keilwalzen 24,
wodurch sich die Keilwalzen 24 beim Eingreifen der Arretierstruktur 10'' gleichzeitig in die Verschlussposition
bewegen.
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10 zeigt
eine erste alternative Ausführung
eines Halterings 23A. Gemeinsame Elemente sind mit demselben
Bezugszeichen „A" gekennzeichnet.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Ausführung werden die Keilwalzen 24 in
der entriegelten Position durch die Haltevorsprünge 38 des Halterings 23 gehalten.
In der ersten alternativen Ausführung
(in 10 gezeigt) werden die Keilwalzen 24A durch konkave
Teile 71a und 71b eines elastischen Materials 71 gehalten.
Das elastische Material 71 ist vorzugsweise aus einem flexiblen
elastischen Material, wie zum Beispiel einem Federmaterial, ausgebildet. Eine
konkave Grundfläche 72 verbindet
die Teile 71a und 71b und ist ihrerseits mit dem
Haltering 23A verbunden.
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In
der in 10 gezeigten Position werden die
Keilwalzen 24A in einer entriegelten Position gehalten,
die nahe der Verschlussposition jeder Keilwalze 24A liegt.
Das elastische Element 71 halt die Keilwalzen 24A auf
flexible Weise, so dass diese die konkaven Teile 71a und 71b biegen
können,
wodurch sich diese in Richtung einer noch weiter entriegelten Position
bewegen. Wenn der Entriegelungsvorsprung 41 mit den Keilwalzen 24A in
Eingriff kommt, um diese freizugeben oder zu entriegeln, dämpft das flexible
elastische Element 71 jeglichen daraus resultierenden Aufprall.
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Während des
Antriebs der Spindel 28 werden die führenden konkaven Teile 71a oder 71b (je nach
Antriebsrichtung der Spindel 28) zusammengedrückt, so
dass der Laufabschnitt der jeweiligen führenden Keilwalzen 24A mit
den jeweiligen konkaven Teilen 71a oder 71b und
mit den unterteilenden Vorsprüngen 36 an
dem Verschlussring 25 in Eingriff kommt. Wenn der Motor
M angehalten wird, dehnen sich die konkaven Teile 71a bzw. 71b aus
und bewirken einen ersten Verschlusseingriff mit den jeweiligen
Keilwalzen 24A. Die sich ausdehnenden konkaven Teile 71a bzw. 71b bleiben
auch dann in Eingriff mit dem Laufabschnitt der jeweiligen Keilwalzen 24A, wenn
sich diese von der entriegelten Position in die Verschlussposition
bewegen. Vorzugsweise bleiben die konkaven Teile 71a bzw. 71b in
Eingriff mit dem Laufabschnitt der jeweiligen Keilwalzen 24A,
wenn sich diese von der entriegelten Position in die Verschlussposition
bewegen und sich in der Verschlussposition befinden. Dieses Eingreifen
verhindert, dass die Keilwalzen 24A eine Fehlausrichtung
erhalten.
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In
dieser Ausführung
ist die mittige Öffnung des
Halterings 23A mit einem Verbindungsstück ausgebildet, das mit dem
Verbindungsstück 31 der
Spindel 28 im Wesentlichen identisch ist, so dass der Haltering 23A an
der Spindel 28 befestigt und mit dieser drehbar ist. In
einer alternativen Ausführung
(nicht abgebildet) kann jedoch die mittige Öffnung des Halterings 23A kreisförmig sein.
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11 zeigt
eine zweite alternative Ausführung
eines Halterings 23B. Gemeinsame Elemente sind mit demselben
Bezugszeichen „B" gekennzeichnet.
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In
der in 10 gezeigten ersten alternativen
Ausführung
war das elastische Material 71 mit dem Grundkörper des
Halterings 23A verbunden. In der in 11 dargestellten
Ausführung
enthält
der Haltering 23B Arme 73, die an ihren Enden
einen konkaven Teil 74a und 74b aufweisen, um
für die Keilwalzen 24B eine
flexible Halterung vorzusehen. Bei der in 11 dargestellten
Ausführung
hat der Haltering 23B mit den elastischen Armen 73 dieselbe Funktionsweise
wie die in 10 dargestellten konkaven Teile 71a und 71b des
Halterings 23A.
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In
der abgebildeten Ausführung
ist die mittige Öffnung
des Halterings 23B im Wesentlichen identisch mit dem Verbindungsteil 32 des
Trägers 15.
Wie auch bei den anderen Halteringen 23 und 23A kann die
mittige Öffnung
kreisförmig
sein oder die Form des Verbindungsteils 31 der Spindel 28 aufweisen.
In jeder dieser Ausführun gen
kann der Haltering 23, 23A und 23B aus
Metallblech oder einem synthetischen Harz ausgebildet sein.
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12–15 zeigen
eine erste alternative Ausführung
der Drehsteuerungsvorrichtung einer Spindelarretierung 10C.
Gemeinsame Elemente sind mit demselben Bezugszeichen „C" gekennzeichnet Wie
in 12–16 gezeigt,
enthält
die Drehsteuerungsvorrichtung einen Schnappring 22C, der
aus zwei Schnappringelementen 22Ca und 22Cb ausgebildet
ist. Die Schnappringelemente 22Ca und 22Cb sind
im Wesentlichen identisch und in Bezug aufeinander in entgegengesetzter
Ausrichtung gehalten, um so den Schnappring 22C zu bilden.
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In
dieser Ausführung
bildet das vordere Ende des Trägers 15C die
konkaven Steuereinbuchtungen 42Ca und 42Cb zur
Aufnahme der konvexen Steuervorsprünge 43Ca und 43Cb an
jedem der Schnappringelemente 22Ca und 22Cb, um
so die Steuerung und Dämpfung
der anhaltenden Drehbewegung der Spindel 28C vorzusehen.
Das vordere Ende des Trägers 15C enthält eine
Aufnahmeeinbuchtung 82 mit einem Innenumfang 81 zur
Aufnahme der beiden Schnappringelemente 22Ca und 22Cb.
Die Einbuchtungen 42Ca und 42Cb sind an drei entlang
des Umfangs beabstandeten Stellen ausgebildet, die der Position
der Einbuchtungen 42a und 42b in der vorstehend
erläuterten
Ausführung entsprechen.
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Die
Schnappringe 22Ca und 22Cb sind in der Aufnahmeeinbuchtung 82 aufgenommen
und bilden so den Schnappring 22C. Jedes Schnappringelement 22Ca und 22Cb weist
einen Schnappring-Grundkörper
auf, von dem sich jeweils Schnapparme 44Ca und 44Cb erstrecken.
Am Ende jedes Schnapparms 44Ca und 44Cb sind entsprechende Vorsprünge 43Ca und 43Cb ausgebildet.
In der dargestellten Ausführung
werden die Schnappringelemente 22Ca und 22Cb derart
gehalten, dass sich die Arme eines Schnappringelementes (d.h. die
Arme 44Ca des Schnapprings 22Ca) in die eine Umfangsrichtung
erstrecken und sich die Arme des anderen Schnappringelementes (d.h.
die Arme 44Cb des Schnapprings 22Cb) in die entgegengesetzte
Umfangsrichtung erstrecken.
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Die
Schnappringelemente 22Ca und 22Cb werden derart
gehalten, dass die entsprechenden Vorsprünge 43Ca und 43Cb aufeinander
ausgerichtet und in derselben Einbuchtung 42Ca und 42Cb positioniert
sind. Auf diese Weise stellt der Schnappring 22C an den
Vorsprüngen 43C die
gleiche Kraft bereit, wenn eine Kraft auf den Schnappring 22C in
eine der Drehrichtungen der Spindel 28C ausgeübt wird. Durch
die Anordnung der Schnappringelemente 22Ca und 22Cb üben ein
Vorsprung und ein Schnapparm (d.h. Vorsprung 43Ca und Schnapparm 44Ca) in
einer Drehrichtung eine Federkraft aus, durch die der Vorsprung 43Ca in
der gewählten
Einbuchtung gehalten wird, wobei diese Federkraft einen ersten Teil
der durch den Schnappring 22C ausgeübten gesamten Federkraft darstellt.
Gleichzeitig üben
der andere Vorsprung und der andere Schnapparm (d.h. Vorsprung 43Cb und
Schnapparm 44Cb) eine Federkraft aus, um den Vorsprung 43Cb in
der gewählten Einbuchtung
zu halten, wobei diese Federkraft einen zweiten Teil der durch den
Schnappring 22C ausgeübten
gesamten Federkraft darstellt.
-
In
der entgegengesetzten Drehrichtung übt das erste Schnappringelement 22Ca eine
erste Federkraft aus, die einen ersten Teil der durch den Schnappring 22C ausgeübten gesamten
Federkraft bildet, und das zweite Schnappringelement 22Cb übt eine
zweite Federkraft aus, die einen zweiten Teil der durch den Schnappring 22C ausgeübten gesamten Federkraft
bildet, um die Drehbewegung der Spindel 28C in dieser Drehrichtung
zu steuern und zu dämpfen.
Aufgrund der Anordnung der Schnappringelemente 22Ca und 22Cb üben diese
beim Steuern und Dampfen der Drehbewegung der Spindel 28C in
jede der Drehrichtungen eine unterschiedliche Kraft aus. Der Schnappring 22C übt jedoch
in jeder Drehrichtung im Wesentlichen dieselbe Federkraft aus, um die
Drehbewegung der Spindel 28 zu steuern und zu dämpfen.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass in der vorstehend beschriebenen Ausführung (in 2–7 gezeigt)
der Schnappring 22 zwei separate Schnappringelemente (ähnlich der
Schnappringelemente 22Ca und 22Cb) enthalten kann.
-
Wie
in 13 gezeigt, ist ein schutzartiger ringförmiger Abschnitt 83 auf
der Rückseite
des Entriegelungsrings 21C ausgebildet, wobei an der innenliegenden
Ringfläche
des Abschnitts 83 Haltevorsprünge 84 ausgebildet
sind. Ein Absatz 85 ist am Außenumfang des Trägers 15C geformt,
wobei an Punkten entlang des Absatzes 85 Halteeinbuchtungen 86 ausgebildet
sind. Die Vorsprünge 84 und
die Einbuchtungen 86 greifen ineinander ein, um den Entriegelungsring 21C an
dem Träger 15C als
Einheit zu befestigen. Der Schnappring 22C und die Schnappringelemente 22Ca und 22Cb sind
in dem Raum zwischen dem Träger 15C und
Entriegelungsring 21C aufgenommen.
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Wie
in 14 abgebildet, ist der Haltering 23C dem
Haltering 23B ähnlich
und enthält
elastische Arme 73C zum Halten der Keilwalzen 24C (um deren
Ausrichtung beizubehalten und deren Verschlusswirkung zu synchronisieren).
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Wie
ebenso in 14 abgebildet, bildet der Befestigungsring 27C Halteeinbuchtungen 64C,
die mit dem Befestigungselement 53 verbundene Stifte 87 aufnehmen,
um den Befestigungsring 27C mit dem Befestigungselement 53 zu
verbinden. Zwischen den Einbuchtungen 64C und den Stiften 87 ist ein
elastisches Material 88 angeordnet, um jeglichen durch
das Eingreifen der Spindelarretierung 10C verursachten
Aufprall zu absorbieren und zu verhindern, dass ein solcher Aufprall
von dem Befestigungsring 27C auf das Befestigungselement 53 übertragen wird.
Das elastische Material 88 kann eine beliebige Gummiart
oder ein beliebiges elastisches Material zum Absorbieren eines Aufpralls
sein.
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Wie
in 15 gezeigt, sind das Verbindungsteil 35C des
Verschlussrings 25C und das Verbindungsteil 31C der
Spindel 28C derart ausgebildet, dass zwischen dem Verbindungsteil 31C der
Spindel 28C und dem Verbindungsteil 35C des Verschlussrings 25C ein
freier Drehwinkel β' vorhanden ist. In der
dargestellten Ausführung
ist dieser freie Drehwinkel β kleiner
(d.h. ein Winkel von etwa 10 Grad) als der freie Drehwinkel α (ein Winkel
von etwa 20 Grad) zwischen dem Verbindungsteil 32C des
Trägers 15C und
dem Verbindungsteil 31C der Spindel 28C. Der freie
Drehwinkel β ermöglicht es,
dass der Verschlussring 25C leicht mit der Spindel 28 verbunden werden
kann, während
der eigentliche Betrieb der Spindelarretierung 10C aufrechterhalten
bleibt.
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16–17 zeigen
eine zweite alternative Ausführung
der Drehsteuerungsvorrichtung einer Spindelarretierung 10.
Gemeinsame Elemente sind mit demselben Bezugszeichen „D" gekennzeichnet.
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In
der dargestellten Ausführung
enthält
die Drehsteuerungsstruktur nur eine Einbuchtung 42D für jeden
Vorsprung 43C (anstelle der zwei Einbuchtungen 42a und 42b der
vorstehend beschriebenen Ausführungen).
Jede Einbuchtung 42D ist an einer Stelle ausgebildet, die
einer entriegelten Position der Keilwalzen 24D entspricht.
Wie in 17 genauer gezeigt, sind die
Einbuchtungen 42D an dem unterteilenden Vorsprung 36D des
Verschlussrings 25D ausgebildet. In dieser Ausführung enthält der Schnappring 22D zwei
in entgegengesetzte Richtungen gehaltene Schnappringelemente 22Da und 22Db,
wobei der Schnappring 22D (bestehend aus den Schnappringelementen 22Da und 22Db)
in den Verschlussring 25D eingreift.
-
Wenn
im Betrieb die Spindel 28D in Bezug auf die Antriebsverbindung
(die Verbindung zwischen der Spindel 28D und dem Träger 15D)
gedreht wird, bewirkt die anhaltende Drehbewegung der Spindel 28D,
dass sich die Vorsprünge 43D aus
den Einbuchtungen 42D heraus bewegen. Durch diese Bewegung
und die von den Schnapparmen 44D ausgeübte Federkraft wird das Ineingriffkommen
der Keilwalzen 24D mit den Keilflächen, die von dem Verschlussring 25D und
dem Befestigungsring 27D gebildet werden, verzögert.
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Der
Schnappring 22D steuert und dämpft die Bewegung der Spindel 28D und
verzögert
die Bewegung der Keilwalzen 24D und des Verschlussrings 25D in
die Verschlussposition. Wenn bei dieser Ausführung der Motor M angehalten
wird und die Spindel 28D infolge der Trägheit ihre Drehbewegung fortsetzt,
betätigt
der Verschlussring 25D die Keilwalzen 24D (in
der gewählten
Drehrichtung), um die Drehbewegung der Spindel 28D zu arretieren.
Die Trägheit der
Spindel 28D wird durch die Federkraft der Schnapparme 44Da und 44Db gesteuert
und gedämpft,
so dass kein Aufprall oder „Knallen" durch ein abruptes Anhalten
hervorgerufen wird, wenn die Spindelarretierung 10D in
Eingriff kommt. Somit bietet die Spindelarretierung 10D ein
leises Anhalten der Drehbewegung der Spindel 28D. Selbst
wenn die Trägheit der
Spindel 28D größer als
von der Federkraft des Schnapprings 22D dämpfbar ist,
wird die Drehbewegung der Spindel 28D zu einem frühen Zeitpunkt
angehalten, so dass kein Zurückspringen
der Spindel 28D und kein „Rattern" auftritt.
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In
dieser Ausführung
enthalten das Verbindungsteil 35D der Verschlussings 25D und
das Verbindungsteil 31D der Spindel 28D ebenso
einen freien Drehwinkel β ähnlich dem
oben erläuterten
Drehwinkel.
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18–19 zeigen
eine alternative Ausführung
der Arretierstruktur einer Spindelarretierung 10E. Gemeinsame
Elemente sind mit demselben Bezugszeichen „E" gekennzeichnet.
-
In
dieser Ausführung
enthält
die Arretierstruktur 10E Verschlussmittel, wie zum Beispiel Bremsschuhe 91,
die zwischen dem Innenumfang 39E des Befestigungsrings 27E und
dem Außenumfang
des Verschlussrings 26E in Eingriff gebracht werden können, um
eine Arretier- und Keilwirkung bereitzustellen. Jeder Bremsschuh 91 ist
aus einem geeigneten Reibungsmaterial, wie beispielsweise einem
metallischen Material, ausgebildet, und die Außenfläche jedes Bremsschuhs 91 sowie
der Innenumfang 39E des Befestigungsrings 27E kann
mit ineinander eingreifenden Vorsprüngen und Einbuchtungen, wie
beispielsweise gezahnten Flächen
oder Sperrklinkenflächen,
versehen sein, um einen höheren
Reibungswiderstand zwischen dem Bremsschuh 91 und dem Befestigungsring 27E zu
erzeugen.
-
Jeder
Bremsschuh 91 umfasst eine mittig angeordnete innen liegende
Nocke 92. Am Außenumfang
des Verschlussrings 25E nimmt ein entsprechender Einbuchtungsabschnitt
jede vorstehende Nocke 92 (in der entriegelten Position
des Bremsschuhs 91) auf. An jeder Seite des Einbuchtungsabschnitts
sind erhöhte
Nockenflächen 93a und 93b zum
Ineingriffkommen mit der vorstehenden Nocke 92 (in jede
Drehrichtung) vorgesehen, um den Bremsschuh 91 in die Verschlussposition
zu zwingen, in der der Bremsschuh 91 mit dem Innenumfang 39E des
Befestigungsrings 27E in Eingriff kommt.
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In
der abgebildeten Ausführung
bewirkt eine anhaltende Drehbewegung der Spindel 28 eine
Drehung des Verschlussrings 25E, so dass die erhöhten Nockenflächen 93a und 93b in
der gewählten
Richtung in die vorstehende Nocke 92 eingreifen und so den
Bremsschuh 91 gegen den Innenumfang 39E des Befestigungsrings 27E drücken, um
die Drehbewegung der Spindel 28E anzuhalten. Das Arretieren und
Lösen des
Bremsschuhs 91 erfolgt innerhalb des freien Drehwinkels α zwischen
der Spindel 28 und dem Träger 15.
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Zwischen
jedem Bremsschuh 91 ist ein Entriegelungsvorsprung 41E vorgesehen.
Die Entriegelungsvorsprünge 41E werden
durch den Träger 15 angetrieben
und kommen wahlweise mit dem Umfangsendabschnitt jedes Bremsschuhs 91 in
Eingriff, um den Bremsschuh 91 von der Verschlussposition in
die entriegelte Position zu bewegen. Am Umfangsendabschnitt jedes
Entriegelungsvorsprungs 41E und jedes Bremsschuhs 91 sind
ineinander eingreifende Vorsprünge 95 und
Einbuchtungen 96 ausgebildet. Wenn diese Elemente 95 und 96 in
Eingriff sind, ist jeder Bremsschuh 91 in einer entriegelten Position
angeordnet, in der der Außenumfang
des Bremsschuhs 91 vom Innenumfang 39E des Befestigungsrings 27E radial
beabstandet ist.
-
Jeder
Bremsschuh 91 enthält
zudem einen mittig angeordneten axial verlaufenden Stift 94.
Der Haltering 23E (der sich mit der Spindel 28E dreht) enthält ein Paar
Arme 73E, die den Stift 94 aufnehmen. In jedem
Arm 73E sind Einbuchtungen 97 zum Halten des Stifts 94 in
einer entriegelten Position ausgebildet, in der der Außenumfang
des Bremsschuhs 91 vom Innenumfang 39E des Befestigungsrings 27E beabstandet
ist.
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Aus
der Verschlussposition der Arretierstruktur 10E wird der
Motor M betätigt,
so dass der Träger 15 die
Entriegelungsvorsprünge 41E so
bewegt, dass diese in die Elemente 95 und 96 eingreifen
und der Bremsschuh 91 in die entriegelte Position bewegt wird.
Während
dieser Bewegung wird der Stift 94 bewegt und greift in
die Halteeinbuchtungen 97, die zwischen den Armen 73E des
Halterings 23E ausgebildet sind, ein, wodurch der Bremsschuh 91 in
der entriegelten Position radial beabstandet vom Innenumfang 39E des
Befestigungsrings 27E gehalten wird. Der Bremsschuh 91 wird
in dieser entriegelten Position gehalten, indem an einem Ende der
Entriegelungsvorsprung 41E eingreift und in der Mitte der
Stift 94 in die Halteeinbuchtungen 97 eingreift.
Da die Bremsschuhe 91 in dieser entriegelten Position in
einer von dem Innenumfang 39E des Befestigungsrings 27E radial
beabstandeten Position gehalten werden, wird kein unbeabsichtigtes
Ineingriffkommen der Bremsschuhe 91 und des Befestigungsrings 27E erfolgen,
so dass während
des Antriebs der Spindel 28E kein „Kratzgeräusch" entsteht.
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Es
wird hervorgehoben, dass bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung
die Arretiervorrichtung 10'' die Keilwalzentyp-Arretieranordnung, die
Bremsschuhanordnung oder eine andere Art von Arretieranordnung enthalten
kann.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass bei einigen Ausführungsbeispielen (nicht dargestellt)
die von dem Schnappring 22 aufgebrachte Steuerkraft zum Halten
des Vorsprungs 43 in der gewählten Einbuchtung 42 auch
in eine andere Richtung aufgebracht werden kann (d.h. radial nach
innen gerichtet oder axial). Es wind zudem darauf hingewiesen, dass
der Vorsprung 43 in anderen Ausführungen (nicht dargestellt)
von dem Schnapparm 44 getrennt ausgebildet, jedoch mit
diesem in Eingriff bringbar sein kann, wodurch der Schnapparm 44 eine
Kraft ausübt,
durch die der Vorsprung 43 in die gewählte Einbuchtung 42 einrastet.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung steuert und dämpft
die von der Drehsteuerungsvorrichtung (einschließlich Schnappring 22 und
der Einrastung zwischen dem Vorsprung 43 und der gewählten Einbuchtung 42)
bereitgestellte Federkraft die Drehträgheit der Spindel 28 (und
des Spannfutters 120 und/oder der gehaltenen Bohrspitze 124).
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Ist
die Drehträgheit
der Spindel 28 (sowie des Spannfutters 120 und/oder
der gehaltenen Bohrspitze 124) hoch, so steuert und dämpft die
von dem Schnappring 22 aufgebrachte Federkraft diese erhöhte Drehträgheit, so
dass kein Aufprall oder „Knallen" entsteht, wenn die
Spindelarretierung 10 zum Anhalten der Drehbewegung der
Spindel 28 eingreift.
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Wenn
die Drehträgheit
der Spindel 28 (sowie des Spannfutters 120 und/oder
der gehaltenen Bohrspitze 124) weitaus höher als
die Federkraft des Schnapprings 22 ist und selbst wenn
die Spindel 28 möglicherweise
zurückspringt,
dämpft
die Federkraft des Schnapprings 22 die Drehträgheit zu
einem frühen
Zeitpunkt der anhaltenden Drehbewegung der Spindel 28 und
reduziert somit die Drehträgheit
in erheblichem Maße,
so dass die Spindel 28 nicht aufprallt und zurückspringt
und beim Eingreifen der Spindelarretierung 10 kein „Knallen" oder „Rattern" hervorgerufen wird.
Bei der vorliegenden Erfindung sieht die Spindelarretierung ein
leises Anhalten der Spindel 28 (kein „Knallen„ oder „Rattern") vor und reduziert somit jeglichen
Schaden, der an den Komponenten der Spindelarretierung 10 und
dem elektrischen Werkzeug entstehen kann.
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Die
Spindelarretierung 10 der vorliegenden Erfindung ermöglicht ein
reibungsloses gleichmäßiges Arretieren
und Lösen
der Arretierstruktur 10'' sowie einen
reibungslosen und gleichmäßigen Betrieb des
elektrischen Werkzeugs.
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Verschiedene
spezifische Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den nachfolgenden
Ansprüchen
dargelegt.