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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Hand-Vibrationsbohrer/-schrauber,
der jeweils in einem von mehreren Betriebsmodi betreibbar ist, d.h. einem
Kupplungsmodus, einem Bohrmodus und einem Vibrationsmodus, wie beispielsweise
aus
EP 0706861 bekannt.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Ein
Vibrationsbohrer/-schrauber ist ein elektrisches Kombinationswerkzeug
(d.h. eine elektrisch betriebene Kombination aus Bohrer und Schrauber), die
jeweils als Kraftschrauber mit einem im Spannfutter angebrachten
Schraubbit und als Bohrer mit einem im Spannfutter angebrachten
Bohrbit zum Bohren von Löchern
durch Rotationsabrasion verwendet werden kann. Als eine Variante
dieses elektrischen Kombinationswerkzeugs ist ein Vibrationsbohrer/-schrauber mit einem
Schaltgriff bekannt, mittels welchem das Werkzeug entweder in einen
Kupplungsmodus, in dem das Arbeitsdrehmoment eingestellt werden
kann, einen Bohrmodus und einen Vibrationsmodus geschaltet werden
kann. Bisher wurde eine Vielzahl von Vibrationsbohrern/-schraubern
vorgeschlagen, welche derart konstruiert sind, daß sie ein
variables Arbeitsdrehmoment in mehreren Stufen abhängig von
der Drehung des Schaltgriffs liefern.
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Bei
einem herkömmlichen
Vibrationsbohrer/-schrauber, der derart konstruiert ist, daß er in
der folgenden Reihenfolge selektiv im Kupplungsmodus, im Bohrmodus
oder im Vibrationsmodus arbeitet, kann ein unerwarteter externer
Stoß beim
Arbeiten im Bohrmodus zu einem Drehen des Schaltgriffs und einem
Arbeiten im Kupplungsmodus führen.
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Bei
diesem Kupplungsmechanismus kann eine Ausgangswelle, die ein Werkzeugteil,
beispielsweise ein Bit, trägt,
angetrieben werden, wenn die auf eine derartige Ausgangswelle wirkende
Last gering ist, jedoch verhindert der Kupplungsmechanismus das
Antreiben der Ausgangswelle, wenn die auf die Ausgangswelle wirkende
Last ein vorbestimmtes Kupplungsdrehmoment übersteigt. Dieser Kupplungsmechanismus
ist ein einem Zahnkranz 18 angebracht, der eines der drehbaren
Elemente eines Planetengetriebemechanismus bildet und den folgenden
Aufbau hat. Wie in den 14A und 14B dargestellt, weist der Zahnkranz 18 eine Stirnfläche auf,
die eine Gleitfläche 18b bildet,
entlang welcher ein Angreifkörper 33 gleitet.
Diese Gleitfläche 18b ist
mit mehreren umfangsmäßig äquidistant
beabstandeten winkligen Vorsprungsbereichen 71 versehen, über welche
sich der Angreifkörper 33 in
gleitendem Kontakt mit diesen bewegen kann. Ein Teil eines Getriebegehäuses 4,
welches dieser Stirnfläche
des Zahnkranzes 18 gegenüberliegt, ist mit Durchgangslöchern versehen,
die im rechten Winkel zu dieser Stirnfläche des Zahnkranzes 18 verlaufen. Jeweilige
Stifte 33a, welche Teile des Angreifkörpers 33 bilden, erstrecken
sich axial bewegbar durch diese Durchgangslöcher und sind normalerweise
durch zugehörige
Kupplungsfedern in Richtung der Gleitfläche 18b des Zahnkranzes 18 vorgespannt.
Solange das auf die Ausgangswelle wirkende Lastdrehmoment gering
ist, werden jeweilige Spitzen der Stifte durch die Kupplungsfedern
in Eingriff mit den Vorsprungsbereichen 71 gebracht, um
den Zahnkranz 18 daran zu hindern, sich mit einer anschließend auf die
Ausgangswelle aufgebrachten Antriebsleistung zu drehen. Wenn jedoch
das auf die Ausgangswelle wirkende Lastdrehmoment auf einen Wert
steigt, der das vorbestimmte Kupplungsdrehmoment übersteigt, bewegen
sich die Stifte 33a gegen die Kupplungsfedern zurück und bewegen
sich über
die Vorsprungsbereiche 71 auf die Gleitfläche 18b,
wobei damit eine Drehung des Zahnkranzes 18 einhergeht,
um die Übertragung
der Antriebsleistung auf die Ausgangswelle zu unterbrechen. Wie
zuvor erwähnt,
ist der Kupplungsmechanismus derart ausgebildet, daß er arbeitet,
wenn das auf die Ausgangswelle wirkende Lastdrehmoment das vorbestimmte
Kupplungsdrehmoment übersteigt.
Es ist jedoch zu bedenken, daß das
auf diese Weise betreibbare Kupplungsdrehmo ment in Abhängigkeit
von der durch die Kupplungsfedern zum Andrücken der Stifte 33a aufgebrachten Vorspannkraft
abhängt
und die Federkraft jeder der Kupplungsfedern in Abhängigkeit
von der Drehung des Schaltgriffs beliebig einstellbar ist.
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Andererseits
weisen Vibrationsbohrer/-schraubere in letzter Zeit im montierten
Zustand leichtes Gewicht und eine kompakte Struktur bei erhöhter Ausgangsleistung
auf und infolgedessen hat das Kupplungsdrehmoment zugenommen. Um
dem erhöhten
Kupplungsdrehmoment gerecht zu werden, wurden Versuche unternommen,
die Kraft der Kupplungsfedern zu erhöhen und/oder den Winkel der winkligen
Vorsprungsbereiche 71 des Zahnkranzes 18 zu verringern.
Eine Erhöhung
der Kraft der Kupplungsfedern führt
jedoch zu einer Verkürzung
der Zykluslebensdauer der Kupplungsfedern und zu einem beschleunigten
Reibungsverschleiß der
Vorsprungsbereiche 71 des Zahnkranzes 18, der
Gleitfläche 18b des
Zahnkranzes 18 und der Stifte 33a, was wiederum
eine Verringerung der Lebensdauer des Kupplungsmechanismus mit sich
bringt.
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In
Anbetracht dessen verringert sich die Lebensdauer des Kupplungsmechanismus,
sobald dieser betätigt
wird. Falls eine derartige Betätigung
gegen den Willen des Benutzers des Vibrationsbohrers/-schraubers
erfolgt, kann darüber
hinaus eine stabile Bohrarbeit nicht mehr problemlos durchgeführt werden.
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Die
vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um die zuvor beschriebenen
Nachteile zu überwinden
und hat die Aufgabe, einen Vibrationsbohrer/-schrauber zu schaffen, der ein sicheres
Durchführen
eines Bohrvorgangs ermöglicht,
ohne daß der Kupplungsmechanismus
während
des Bohrmodus unerwartet aktiviert wird.
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Offenbarung
der Erfindung
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Zur
Lösung
der genannten und anderer Aufgaben schafft die vorliegende Erfindung
einen Vibrationsbohrer/-schrauber nach Anspruch 1.
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Der
Vibrationsbohrer/-schrauber weist ferner einen Schaltring mit einem
darin ausgebildeten Ausnehmungsbereich, der mit dem Schaltgriff
drehbar ist, und eine Schaltplatte auf, welche eine Spitze zum Eingreifen
in den Ausnehmungsbereich aufweist. Der Vibrationsbohrer/-schrauber
weist ferner einen Vibrationsnockenmechanismus auf, der in einen
gleitenden Eingriff verbracht werden kann, um eine Vibration zum
wiederholten Treiben der Spindel in axialer Richtung derselben zu
bewirken, wenn die Spitze der Schaltplatte in Eingriff mit dem Ausnehmungsbereich des
Schaltrings steht. Bei dem zuvor beschriebenen Aufbau bewirkt das
Drehen des Schaltgriffs in eine Richtung, so daß der Vibrationsbohrer/-schrauber
in der folgenden Reihenfolge in entweder einen Kupplungsmodus, in
dem ein Arbeitsdrehmoment variiert werden kann, oder einen Vibrationsmodus,
in dem der Spindel eine Vibration in deren Axialrichtung vermittelt
wird, oder einen Bohrmodus geschaltet wird, in dem das Arbeitsdrehmoment
des Motors direkt an die Spindel übertragen wird. Wenn der Schaltgriff
unter dem Einfluß einer
externen Kraft, die auf den Vibrationsbohrer/-schrauber während des Betriebs im Bohrmodus
einwirkt, unerwartet gedreht wird, geht der Vibrationsbohrer/-schrauber
in den Vibrationsmodus über,
da zu diesem Zeitpunkt die Spitzen der Schaltplatte in Eingriff
in den Ausnehmungsbereichen des Schaltrings stehen und daher nicht
in den Kupplungsmodus umgeschaltet werden.
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Vorzugsweise
weist der Schaltring einen angeformten vorstehenden Bereich zwischen
dem Ausnehmungsbereich und einer Stelle auf, an der die Spitze der
Schaltplatte während
des Bohrmodus in den Ausnehmungsbereich eingreift. Da der Schaltring
und der Schaltgriff während
des Betriebs im Bohrmodus weiter an einer Drehung gehindert sind, ist
es möglich,
das Bohren stabiler durchzuführen, ohne
daß der
Kupplungsmechanismus unerwünschterweise
in den Kupplungsmodus schaltet.
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Vorzugsweise
ist des weiteren eine weitere Schaltplatte mit einer angeformten
Spitze vorgesehen, und der Schaltring weist einen weiteren darin ausgebilde ten
Ausnehmungsbereich zum Zusammengreifen mit der weiteren Schaltplatte
auf, wobei der Abstand zwischen der Längsachse der Spindel und einer
Position, an der die Spitze der Schaltplatte in den Ausnehmungsbereich
eingreift, von dem Abstand zwischen der Längsachse der Spindel und einer
Position, an der die Spitze der weiteren Schaltplatte in den weiteren
Ausnehmungsbereich eingreift, verschieden ist. Der Schaltgriff kann
somit um einen Winkel von ungefähr
360° gedreht
werden, um vom Kupplungsmodus in den Bohrmodus zu schalten, wodurch
eine feines Variieren des Arbeitsdrehmoments möglich ist.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die
genannten und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung
ergeben sich deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels
derselben unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, in denen
gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und
welche zeigen:
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1 eine
Schnittdarstellung eines im Kupplungsmodus befindlichen Hauptteils
eines ersten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Vibrationsbohrers/-schraubers;
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2 eine
perspektivische Explosionsdarstellung des Kupplungsmechanismus;
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3 eine
Schnittdarstellung eines Hauptteils des Ausführungsbeispiels im Vibrationsmodus;
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4 eine
perspektivische Explosionsdarstellung des Vibrationsnockenmechanismus;
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5 eine
Schnittdarstellung eines Hauptteils des Schaltrings;
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6A eine
Seitenansicht einer Nockenfläche
eines Gleitnockens, der den Vibrationsnockenmechanismus bildet;
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6B eine
Seitenansicht einer Nockenfläche
eines Drehnockens, der den Vibrationsnockenmechanismus bildet;
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6C den
Zustand des gleitenden Eingriffs zwischen einem Schnitt entlang
der Linie A-A der 6A und einem Schnitt entlang
der Linie B-B der 6B;
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7A eine
perspektivische Darstellung der Schaltplatten;
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7B ein
Positionsverhältnis
zwischen den Schaltplatten von 7A und
dem Schaltring von 5;
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8A eine
perspektivische Darstellung eines anderen Beispiels der Schaltplatten;
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8B ein
Positionsverhältnis
zwischen den Schaltplatten von 8a und
dem Schaltring von 5;
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9A eine
perspektivische Darstellung eines weiteren Beispiels für die Schaltplatten;
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9B ein
Positionsverhältnis
zwischen den in 9A dargestellten Schaltplatten
und einem anderen Beispiel für
den Schaltring;
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10A eine Seitenansicht des Zahnkranzes;
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10B eine vergrößerte Schnittdarstellung entlang
der Linie X-X von 10A;
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11A eine Seitenansicht eines anderen Beispiels
für den
Zahnkranz;
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11B eine vergrößerte Schnittdarstellung entlang
der Linie Y-Y von 11A;
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12 eine
vergrößerte Schnittdarstellung eines
Hauptteils eines weiteren Beispiels für den Zahnkranz;
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13 eine
vergrößerte Schnittdarstellung eines
Hauptteils eines weiteren Beispiels für den Zahnkranz;
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14A eine Seitenansicht eines Zahnkranzes nach
dem Stand der Technik;
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14B eine Schnittdarstellung entlang der Linie
Z-Z der 14A.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Diese
Anmeldung basiert auf den Anmeldungen 2002-246719 und 2002-247820, die beide
am 27. August 2002 in Japan eingereicht wurden.
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Im
folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Vibrationsbohrers/-schraubers
unter Bezugnahme auf die zugehörigen
Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
einen Bereich eines auf einen Kupplungsmodus eingestellten Vibrationsbohrers/-schraubers.
Ein freies Ende einer Spindel 2, das von einer vorderen
Stirnfläche
eines Werkzeuggehäuses 1,
das eine äußere Schale
des Vibrationsbohrers/-schraubers bildet, axial nach außen ragt, nimmt
ein (nicht dargestelltes) Spannfutter zum auswechselbaren Stützen eines
Bits auf, bei dem es sich um ein Bohrbit oder ein Schraubbit handeln
kann. Die Spindel 2 ist von einem Getriebekasten 4 und
einem Gehäuse 5,
die beide innerhalb des Werkzeuggehäuses 1 angeordnet
sind, durch Spindellager 6 und 7 gestützt, um
sich frei um ihre Längsachse
zu drehen und um ferner frei in Axialrichtung derselben zu gleiten.
Zu diesem Zweck ist der hintere Endbereich der Spindel 2 mit
einer Reihe von Keilen, beispielsweise Keilvorsprüngen zur
Verbindung mit einer Untersetzungseinheit D, versehen.
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Die
Untersetzungseinheit D weist drei Stufenuntersetzungsmechanismen
auf. Der erste Stufenuntersetzungsmechanismus umfaßt ein Sonnenrad 10,
das fest an einer Ausgangswelle 9a eines Motors 9 angebracht
ist, welches in einem hinteren Bereich des Gehäuses 1 aufgenommen
ist, mehrere Planetenräder 11,
die mit dem Sonnenrad 10 zusammengreifen, einen Zahnkranz 12,
der mit den Planetenrädern 11 zusammengreift,
und einen Träger 13,
der die Planetenräder 11 stützt. Der
zweite Stufenuntersetzungsmechanismus weist mehrere Planetenräder 14,
welche mit dem Träger 13 als
Sonnenrad zusammengreifen, einen Zahnkranz 15, der mit
den Planetenrädern 14 zusammengreift,
und einen Träger 16 auf,
der die Planetenräder 14 stützt. Der
dritte Stufenuntersetzungsmechanismus umfaßt mehrere Planetenräder 17,
welche mit dem Träger 16 als
Sonnenrad zusammengreifen, einen Zahnkranz 18, der mit
den Planetenrädern 17 zusammengreift,
und einen Träger 19,
der die Planetenräder 17 stützt. Ferner
ist der Träger
mit Keilnuten 19a zum Zusammengreifen mit den Keilvorsprüngen der
Spindel 2 versehen, so daß der Träger 19 sich in axialer
Richtung der Spindel 2 bewegen kann. Der Zahnkranz 15 ist
axial zur Spindel 2 in Reaktion auf das manuelle Verschieben
einer (nicht dargestellten, jedoch außen am Gehäuse 1 angebrachten)
Drehzahlwähleinrichtung zwischen
einer deaktivierten Position, in welcher der Zahnkranz 15 in
Eingriff mit einem Getriebekasten 4 steht, um das Drehen
der Spindel 2 zu verhindern, und einer Drehposition verschiebbar,
in der der Zahnkranz 15 mit dem Träger 13 in Eingriff
steht, so daß die
Spindel 2 drehen kann.
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Im
Keilbereich der Spindel 2 ist ein ringförmiger Drehnocken 8 auf
einen Mittelbereich der Spindel 2 gepreßt und ein ringförmiger Gleitnocken 21 ist
lose auf der Spindel 2 dem Drehnocken 8 gegenüberliegend
an einer Position zwi schen dem Spindellager 6 und dem Drehnocken 8 angebracht.
Ein vorstehender Bereich 21a, der von einem Gleitnocken 21 radial nach
außen
ragt, greift in eine axial längliche
Nut 26 ein, die in der Innenfläche des Gehäuses 5 derart ausgebildet
ist, daß sie
sich in Längsrichtung
des Werkzeugs erstreckt, um so ein Drehen des Gleitnockens 21 um
die Spindel 2 zu verhindern. Dieser Gleitnocken 21 ist
normalerweise durch eine Feder 23, die zwischen dem Spindellager 6 und
dem Gleitnocken 21 angeordnet ist, in Richtung des Drehnockens 8 vorgespannt.
Eine Schaltplatte 24 ist in der Nut 26 derart
angeordnet, daß sie
frei in axialer Richtung derselben gleiten kann, wobei das hintere
Ende 24b der Schaltplatte 24 in Kontakt mit dem
vorspringenden Bereich 21a des Gleitnockens 21 gehalten ist,
so daß die
Vorwärtsbewegung
des Gleitnockens 21 durch die Wirkung der Feder 23 auf
eine vorbestimmte Position beschränkt ist, und gleichzeitig ist eine
Feder 25 zwischen dem Gleitnocken 21 und dem Drehnocken 8 angeordnet,
um so den Gleitnocken 21 und den Drehnocken 8 voneinander
getrennt zu halten.
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Wie
in 2 dargestellt, ist am Außenumfang des Mantels 5 im
Gehäuse 1 ein
Schraubgewindebereich 51 ausgebildet, und eine ringförmige Einstellschraube 32 mit
Innengewinde ist auf diesen Gewindebereich 51 aufgeschraubt.
Ferner ist die Einstellschraube 32 mit sich radial nach
außen
erstreckenden Rippen 32a versehen, die in passenden Ausnehmungen
eingreifen, welche in der Innenumfangsfläche eines im wesentlichen zylindrischen Schaltgriffs 29 ausgebildet
sind. Der Schaltgriff 29 und die Einstellschraube 32 können sich
zusammen in axialer Richtung des Mantels 5 bewegen. Der Schaltgriff 29 kann über einen
Winkel von ungefähr 360° in eine
Richtung gedreht werden.
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Ein
Kupplungsmechanismus, der zum Einstellen des Befestigungsdrehmoments
der Spindel 2 und auch zum Verhindern des Übertragens
eines Antriebsdrehmoments an die Spindel 2, wenn auf die Spindel 2 ein
Drehmoment aufgebracht wird, das höher als ein vorbestimmtes Drehmoment
ist, verwendet den Zahnkranz 18, der im dritten Untersetzungsmechanismus
der Untersetzungseinheit D frei gleitend verschiebbar und wie folgt
aufgebaut ist.
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Wie
in 2 dargestellt ist das axiale Ende des Zahnkranzes 18 als
Gleitfläche 18b ausgebildet, auf
der nach außen
konvexe Spitzten von Stiften 33a als Angreifkörper 33 gleiten.
Die Gleitfläche 18b weist
umfangsmäßig äquidistant
beabstandete Vorsprungsbereiche 71 auf, welche daran zum
Zusammengreifen mit den Spitzen der Stifte 33a ausgebildet
sind. Ferner ist ein Durchgangsloch 52 in einem einen großen Durchmesser
aufweisenden Bereich 5a des Mantels 5 für jeden
der Stifte 33a derart ausgebildet, daß es sich in axialer Richtung
durch den Bereich 5a mit großem Durchmesser erstreckt,
und der Stift 33a ist in einem jeweiligen Durchgangsloch 52 frei
bewegbar angeordnet. Zwar werden bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
Stifte 33a mit nach außen
konvexer Spitze als Angreifkörper 33a verwendet,
jedoch kann anstelle des jeweiligen Stifts 33a eine Kugel
verwendet werden. Eine Kupplungsfeder 35 ist zwischen einer
Schulter jedes Stifts 33a und einer Ringkupplungsplatte 34 angeordnet.
Diese Stifte 33a werden durch die Kupplungsfedern 35 vorgespannt,
so daß sie
gleitend an der Gleitfläche 18b angreifen.
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Bei
dem zuvor beschriebenen Kupplungsmechanismus bewegt sich beim manuellen
Drehen des Schaltgriffs 29 die Kupplungsplatte 34 in
axialer Richtung der Durchgangslöcher 52 durch
den Nocken, so daß der
Kompressionsbetrag jeder Kupplungsfeder 35 derart eingestellt
werden kann, daß die auf
die zugehörigen
Stifte 33a wirkende Vorspannkraft verändert wird. Während das
auf die Spindel 2 aufgebrachte Lastdrehmoment gering ist,
greift die Spitze jedes Stifts 33a mit dem entsprechenden
Vorsprungsbereich 71 unter Einwirkung der zugehörigen Kupplungsfeder 35 zusammen,
um so das Drehen des Zahnkranzes 18 zu verhindern, und
dementsprechend wird Antriebskraft auf die Spindel 2 übertragen.
Wenn andererseits ein Lastdrehmoment auf die Spindel 2 wirkt,
das gleich oder größer als
eine vorbestimmtes Drehmoment ist, ziehen sich die Stifte 33a entgegen
der Vorspannkraft der Federn 35 zurück, wobei sie die Vorsprungsbereiche 71 überwinden
und auf die Gleitfläche 18b gelangen,
um so dem Zahnkranz 18 zu ermöglichen, im Leerlauf zu drehen, und
dementsprechend wird keine Antriebsleistung an die Spindel 2 übertragen.
Auf diese Weise beginnt der Kupplungsmechanismus seinen Betrieb,
wenn auf die Spindel 2 eine Lastdrehmoment aufgebracht wird,
das gleich oder größer als
der vorbestimmte Wert ist, jedoch ist das Kupplungsdrehmoment, das den
Betrieb des Kupplungsmechanismus beeinflußt, in Abhängigkeit von der auf die Kupplungsfedern 35 aufgebrachte
Last, welche sich beim Drehen des Schaltgriffs 29 ändert, auf
jedes beliebige Drehmoment veränderbar.
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Die
zuvor beschriebene Struktur ist zwischen dem Motor 9 und
der Spindel 2 angeordnet, um einen Kupplungsmechanismus
des Typs zu bilden, bei dem das Arbeitsdrehmoment abhängig von
der Position des Schaltgriffs 29 eingestellt werden kann.
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3 zeigt
den Vibrationsbohrer/-schrauber im Vibrationsmodus. Wie in 4 dargestellt
ist ein Schaltring 30 mit einer in einem axialen Ende desselben
ausgebildeten Nockenfläche 30a an
einer Innenfläche
des Schaltgriffs 29 derart befestigt, daß sie sich
zusammen mit dem Schaltgriff 29 dreht, und eine Spitze 24a der
Schaltplatte 24 ist in einen Ausnehmungsbereich 30b in
der Nockenfläche 30a des Schaltrings 30 berührend eingesetzt.
Daher steht der Schaltring 30 in Eingriff mit der Schaltplatte 24,
wobei der Ausnehmungsbereich 30b darin die Spitze 24a der
Schaltplatte 24 aufnimmt, um dadurch ein unbeabsichtigtes
Schalten vom Vibrationsmodus in den Kupplungsmodus zu verhindern.
Ein wesentlicher Teil des Schaltrings 30 ist in einer Schnittdarstellung in 5 gezeigt.
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Jeweilige
Flächen
des Drehnockens 8 nach 6B und
des Gleitnockens 21 nach 6A, die einander
zugewandt sind, sind derart in komplementärem Verhältnis miteinander verzahnt,
daß im
Vibrationsmodus der Drehnocken 8 und der Gleitnocken 21 gleitend
unter Vorspannung durch die Feder 23 in Eingriff stehen.
Während
des Kupplungsmodus beispielsweise greifen die jeweiligen Spitzen 24a der Schaltplatte 24 von 4 an
anderen flachen Bereichen der Nockenfläche 30a an als den
Ausnehmungsbereichen 30b, wobei die jeweiligen gezahnten
Flächen
des Drehnockens 8 und des Gleitnockens 21 vonein ander
getrennt sind. Dagegen greifen im Vibrationsmodus die Spitzen 24a der
Schaltplatten 24 in die Ausnehmungsbereiche 30b des Schaltrings 30 ein,
wobei die Schaltplatten 24 infolgedessen in Richtung des
Drehnockens 8 gleiten und andererseits wird der Gleitnocken 21 durch
die Wirkung der Federvorspannkraft in eine Position nahe dem Drehnocken 8 gedrückt, und
daher wird der Drehnocken 8 in Reaktion auf das Zurückziehen
der Spindel 2 unter dem Einfluß der im Betrieb darauf wirkenden
Last in Kontakt mit dem Gleitnocken 21 gebracht. Es sei
darauf hingewiesen, daß der
Drehnocken 8 zwar zusammen mit der Spindel 2 drehen kann,
der Gleitnocken 21 aufgrund des Zusammengriffs mit dem
Mantel 5 jedoch nicht drehen kann. Die Drehung des Drehnockens 5,
während
die gezahnte Fläche
des Drehnockens 8 in Eingriff mit der entsprechen gezahnten
Fläche
des Gleitnockens 21 steht, führt dazu, daß der Gleitnocken 21 wiederholt
axial in Bezug zum Drehnocken 8 geschoben wird. Der Drehnocken 8 führt somit
in axialer Richtung der Spindel 2 eine klappende Bewegung
in Bezug auf den Gleitnocken 21 aus, wodurch die Spindel 2 hin und
her bewegt werden kann. Auf diese Weise erfolgt die axiale Vibration
der Spindel 2.
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Das
Schalten des Vibrationsbohrers/-schraubers in den Vibrationsmodus
(das heißt, den
Modus, in dem die Spitzen 24a der Schaltplatten 24 in
die Ausnehmungsbereiche 30b des Schaltrings 30 stehen)
erfolgt, wenn der Schaltgriff 29 um einen vorbestimmten
Winkelweg gedreht wird, der erforderlich ist, um die Stifte 33a in
eine Position nahe an, jedoch geringfügig beabstandet von der Kupplungsplatte 34 zu
bringen, und in diesem Zustand ist es nicht möglich, daß die Vorsprungsbereiche 71 des Zahnkranzes 18 den
Stift 33a zum Drehen drücken und
daher weist das Arbeitsdrehmoment eine infinite Größe auf.
Es ist daher möglich,
die Spindel 2 zu drehen, während diese wiederholt in axialer
Richtung derselben vibriert.
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In
der gesamten Beschreibung dieser Anmeldung bedeutet der Ausdruck "infinite Größe", daß ein Arbeitsdrehmoment
vom Motor 9 über
die Untersetzungseinheit D direkt an die Spindel 2 übertragen wird.
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Es
sei darauf hingewiesen, daß das
Bezugszeichen 27 einen Staubschutzgummi und das Bezugszeichen 28 einen
Stift zum Begrenzen des axialen Bewegungshubs sowohl des Drehnockens 8,
als auch der Spindel 2 bezeichnet.
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Wenn
der Schaltgriff 29 um 360° gedreht wird, um eine letzte
Drehposition einzunehmen (d.h., wenn der aus einer dem Kupplungsmodus
entsprechenden Position in eine dem Vibrationsmodus entsprechende
Position gedrehte Schaltgriff 29 über die dem Vibrationsmodus
entsprechende Position hinaus gedreht wird), werden die Spitzen 24a der Schaltplatten 24 von 4 aus
den Ausnehmungsbereichen 30b des Schaltrings 30 gelöst und bewegen
sich über
die Vorsprungsbereiche 30c der Nockenfläche 30a auf die flache
Flächenbereiche
auf einer den Vorsprungsbereichen 30b gegenüberliegenden
Seite der Vorsprungsbereiche 30c und gleichzeitig werden
die hinteren Enden der Stifte 33a von 2 in
Kontakt mit der Kupplungsplatte 34 gebracht, wobei der
Schaltgriff 29 infolgedessen angehalten wird. Der Gleitnocken 21 wird
sodann zu einer Position bewegt, in der der Schaltring 24 zurückgezogen
ist, wobei die gezahnte Fläche
desselben von der entsprechenden gezahnten Fläche des Drehnockens 8 gelöst wird.
Das Arbeitsdrehmoment weist aufgrund des Kontakts zwischen den hinteren
Enden der Stifte 33a und der Kupplungsplatte 34 zu
diesem Zeitpunkt eine infinite Größe auf. In diesem Zustand ist
der Bohrmodus eingestellt, in dem die Spindel 2 ohne axiale
Vibration dreht.
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Wie
zuvor beschrieben kann der erfindungsgemäße Vibrationsbohrer/-schrauber abhängig von der
Position des manuell drehbaren Schalthebels 29 in der folgenden
Reihenfolge beim Drehen des Schalthebels 29 in den Kupplungsmodus,
in dem das Arbeitsdrehmoment stufenlos oder in mehreren Stufen verstellbar
ist, ausgenommen der infiniten Größe, den Vibrationsmodus, in
dem die Spindel 2 wiederholt vibriert, und den Bohrmodus
eingestellt werden, in dem das Arbeitsdrehmoment eine infinite Größe hat.
Wenn daher der Schalthebel 29 unter dem Einfluß einer
auf den Vibrationsbohrer/-schrauber wirkenden Kraft während des
Betriebs desselben im Bohrmodus unerwartet gedreht werden, geht
der Vibrationsbohrer/-schrauber in den Vibrationsmodus über, da
zu diesem Zeitpunkt die Spitzen 24a der Schaltplatte 24 in
Eingriff mit den zugehörigen
Ausnehmungsbereichen 30b des Schaltrings 30 stehen und
somit nicht in den Kupplungsmodus schalten.
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Wie
in 4 und 5 dargestellt, ist der Vorsprungsbereich 30c an
der Nockenfläche 30a des Schaltrings 30 an
einem Grenzbereich zwischen der Stelle, an der die Spitze 24a der
jeweiligen Schaltplatte 24 während des Bohrmodus angreift,
und der Stelle, an der dieselbe während des Vibrationsmodus angreift,
d.h. den entsprechenden Ausnehmungsbereich 30b, ausgebildet
und es ist daher möglich,
ein zufälliges
Schalten aus dem Bohrmodus in den Vibrationsmodus zu verhindern,
und somit ein Arbeiten des Kupplungsmechanismus im Vibrationsmodus
zu verhindern.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist sowohl die Schaltplatte 24, als auch der mit der Schaltplatte 24 in
Eingriff bringbare Ausnehmungsbereich 30b zweifach vorgesehen,
um die Stabilität
der axialen Bewegung des Gleitnockens 21 und beim Betrieb des
Vibrationsnockenmechanismus zu gewährleisten. Wenn in diesem Fall
jedoch der Abstand zwischen der Längsachse der Spindel 2 und
einer der Schaltplatten 24 und der Abstand zwischen der Längsachse
der Spindel 2 und der anderen der Schaltplatten 24 gleich
sind, wäre
der maximale verfügbare
Drehwinkel des Schaltgriffs 29 auf 180° begrenzt.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
von 7A ist der maximale Drehwinkel des Schalthebels 29 auf
bis zu 360° erweitert.
Zu diesem Zweck bestehen die Schaltplatten 24 aus einer
flachen Schaltplatte 36 und einer abgestuften Schaltplatte 37,
so daß der
Abstand A zwischen der Spitze 36a der flachen Schaltplatte 36 und
der Längsachse
c der Spindel 2 und der Abstand B zwischen der Spitze 37a der
gestuften Schaltplatte 37 und der Längsachse c voneinander verschieden
sind. Der im Schaltring 30 zum Zusammengreifen mit der
Spitze 36a der Schaltplatte 36 ausgebildete Ausnehmungsbereich 40 ist
in ähnlicher
Weise an einer Stelle ausgebildet, die in einem Abstand A von der Längsachse
c der Spindel beabstandet ist, und der Ausnehmungsbereich 41,
der im Schaltring 30 zum Zusammengreifen mit der Spitze 37a der
Schaltplatte 37 ausgebildet ist, ist an einer Position
vorgesehen, die in einem Abstand B von der Längsachse c der Spindel 2 angeordnet
ist.
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Die
zuvor beschriebene Wahl der unterschiedlichen Abstände von
der Längsachse
der Spindel 2 zu der Position, an der die Schaltplatte 36 in
den entsprechenden Ausnehmungsbereich 40 eingreift, und
zu der Position, an der die Schaltplatte 37 in den entsprechenden
Ausnehmungsbereich 41 eingreift, ermöglicht ein Drehen des Schaltgriffs 29 um
360° aus
der dem Kupplungsmodus entsprechenden Position in die dem Bohrmodus
entsprechende Position. Es ist daher möglich, das Arbeitsdrehmoment
während
des Kupplungsmodus feiner einzustellen.
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Wie
in 8A dargestellt können die jeweiligen hinteren
Enden der Schaltplatten 36 und 37 durch einen
zylindrischen Bereich 38 miteinander verbunden werden,
um ein einteiliges Schaltteil 39 zu bilden, wobei ähnliche
Effekte, die in der 8B dargestellt sind, erreicht
werden können,
wie durch die Anordnung von 7B.
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Wie
in 9B dargestellt, kann in dem Schaltring 30 nur
ein Ausnehmungsbereich 42 ausgebildet sein, die in ihrer
Funktion einem der Ausnehmungsbereiche 30b entspricht,
und, wie in 9A dargestellt, können gleichzeitig
die Schaltplatten 24 jeweils voneinander verschiedene Längen aufweisen,
so daß nur
eine der Schaltplatten 24 in den Ausnehmungsbereich 42 des
Schaltrings 30 eingreift. In diesem Fall können Effekte
erreicht werden, die denjenigen ähnlich
sind, die mit der Anordnung erreichbar sind, welche in Zusammenhang
mit den 7A und 7B dargestellt
und beschrieben sind, ohne die unterschiedlichen Entfernungen von
der Längsachse
c der Spindel 2 zu den jeweiligen Spitzen 24a der
Schaltplatten 24 zu verwenden.
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Es
sei darauf hingewiesen, daß Effekte,
die denjenigen ähnlich
sind, die mit der Anordnung erreichbar sind, welche in Zusammenhang
mit den 7A bis 9B dargestellt
und beschrieben sind, nicht nur erreicht werden können, wenn
die Schaltplatten 24 auf jeweiligen Seiten in Bezug auf
die Längsachse
c der Spindel 2 angeordnet sind, sondern auch, wenn drei
oder mehr Schaltplatten 24 verwendet werden.
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Der
Zahnkranz 18, der in perspektivischer Explosionsdarstellung
in 2 dargestellt, weist, wie am besten in den 10A und 10B dargestellt, einen
Vorsprungsbereich 72 auf, der eine Höhe zwischen der Gleitfläche 18b des
Zahnkranzes 18 und dem Vorsprungsbereich 71 hat,
so daß ein
stromabwärtiger
Bereich der Gleitfläche 18b,
auf den ein jeweiliger Stift 33a nach dem Gleiten über den
Vorsprungsbereich 71 gelangt, auf einer Höhe gehalten werden
kann, die höher
als ein stromaufwärtiger
Bereich der Gleitfläche 18b ist,
von welcher jeder der Stifte 33a während des Drehens des Zahnkranzes 18 in
Bezug auf den jeweiligen Stift 33a über den Vorsprungsbereich 71 gleitet.
Der Vorsprungsbereich 72 wird durch Prägen derart gebildet, daß er geringfügig gegenüber dem
Niveau der Gleitfläche 18b nach
außen
erhaben ist und sich über
eine vorbestimmte Entfernung von der Position erstreckt, an welcher
der jeweilige Stift 33a, nachdem er über den Vorsprungsbereich 71 geglitten
ist, herunter kommt. Während des
Prägevorgangs
wird der Vorsprungsbereich 71 ebenfalls derart behandelt,
daß er
eine erhöhte
Härte aufweist.
Anders ausgedrückt:
wie in 10B dargestellt, ist die Höhe A vom
Niveau des stromaufwärtigen
Bereichs der Gleitfläche 18b zum
Niveau der Spitze des Vorsprungsbereichs 71 derart gewählt, daß sie größer als
die Höhe
B vom Niveau des stromabwärtigen
Bereichs der Gleitfläche 18b zum
Niveau der Spitze des Vorsprungsbereichs 71 ist. Dieses Verhältnis A > B ist im Vergleich
zu einem Verhältnis A
= B dahingehend effektiv, daß die
beim Herunterkommen des jeweiligen Stifts 33a auf die Gleitfläche 18b nach
dem Gleiten über
den Vorsprungsbereich 71 erzeugte Stoßwirkung abgemildert werden
kann, um so den Reibungsverschleiß des Stifts 33a und
der Gleitfläche 18b zu
minimieren, was wiederum zu einer Verlängerung der Lebensdauer des
Kupplungsmechanismus führt.
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Bei
einer Variante nach den 11A und 11B ist ferner ein schräger Vorsprung 73 an
dem stromaufwärtigen
und dem stromabwärtigen
Bereich der Gleitfläche 18b gebildet.
Das heißt,
der schräge Vorsprung 73,
der eine sanfte Neigung bildet, ist auf der Gleitfläche 18b auf
beiden Seiten des jeweiligen Vorsprungsbereichs 71 ausgebildet.
Wie am besten in 11B dargestellt, hat ein Bereich
des schrägen Vorsprungs 73 auf
dem stromaufwärtigen
Bereich der Gleitfläche 18b,
welcher dem Vorsprungsbereich 71 am nächsten liegt, eine Höhe, die
geringer als die Höhe
eines Bereichs des schrägen
Vorsprungs 73 auf dem stromabwärtigen Bereich der Gleitfläche 18b ist,
welcher dem Vorsprungsbereich 71 am nächsten ist, wodurch das Verhältnis A > B gebildet ist. Selbst
in diesem Fall kann, aufgrund des Verhältnisses A > B, die Stoßwirkung, welche beim Herabkommen
des jeweiligen Stifts 33a auf die Gleitfläche 18b nach
dem Gleiten über
den Vorsprungsbereich 71 erzeugt wird, abgemildert werden,
um so den Reibungsverschleiß des
Stifts 33a und der Gleitfläche 18b zu verringern,
was wiederum zu einer Verlängerung
der Lebensdauer des Kupplungsmechanismus führt. Auch bei dieser Variante
kann, ungeachtet des verwendeten Höhenunterschieds zwischen dem stromaufwärtigen und
dem stromabwärtigen
Bereich der Gleitfläche 18b,
das gerundete Ende des jeweiligen Stifts 33a glatt entlang
den schrägen
Vorsprüngen 73 gleiten
und dementsprechend kann der Reibungsverschleiß des gerundeten Endes des
jeweiligen Stifts 33a und/oder der Gleitfläche 18b minimiert werden,
um die Lebensdauer des Kupplungsmechanismus zu verlängern.
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Gemäß dem in
den 14A und 14B dargestellten
Stand der Technik erfolgt der Punktkontakt zwischen der Spitze des
Stifts 33a, die als Anschlagelement 33 dient,
und dem Vorsprungsbereich 71 des Zahnkranzes 18,
bis der Stift 33a sich auf die Spitze des Vorsprungsbereichs 71 bewegt,
und dementsprechend ist der Vorsprungsbereich 71 aufgrund einer
kleinen Kontaktfläche
zwischen dem Stift 33a und dem Vorsprungsbereich 71 Reibungsverschleiß aus gesetzt.
Im Hinblick darauf und gemäß der vorliegenden
Erfindung kann die folgende Struktur verwendet werden, um den Reibungsverschleiß des Vorsprungsbereichs 71 zu
minimieren, der sich aus der Kollision zwischen dem Stift 33a und
dem Vorsprungsbereich 71 ergibt.
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Bei
dem Beispiel von 12 ist ein Bereich des Vorsprungsbereichs 71,
in dem die gerundete Spitze des jeweiligen Stifts 33a,
der zum Bewegen über
den Vorsprungsbereich 71 bereit ist, diesen berührt, nach
innen gebogen, um einen konkaven Bereich 74 mit einem Krümmungsradius
R2 zu bilden, der im wesentlichen gleich dem Krümmungsradius R1 der gerundeten
Spitze des jeweiligen Stifts 33a ist, also R1 = R2. Wenn
daher die Spitze des Stifts 33a den konkaven Bereich 74 zu
dem Zeitpunkt, zu dem der Stift 33a bereit ist, sich über den
Vorsprungsbereich 71 zu bewegen, linear berührt, wird die
Kontaktfläche
zwischen Stift 3a und Vorsprungsbereich 71 ausreichend
vergrößert, um
den Reibungsverschleiß wirksam
zu minimieren, was zu einer Verlängerung
der Lebensdauer des Kupplungsmechanismus führt.
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Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel nach 13 ist
der Bereich des Vorsprungsbereichs 71, in dem die gerundete
Spitze des jeweiligen Stifts 33a, der zum Bewegen über den
Vorsprungsbereich 71 bereit ist, diesen berührt, nach
innen abgewinkelt, um einen im wesentlichen stumpfwinkligen Stufenbereich 75 zu
bilden, der durch eine im wesentlichen aufwärts geneigte Fläche 75a und
eine im wesentlichen abwärts
geneigte Fläche 75b begrenzt
ist, wobei die Flächen 75a und 75b jeweilige
Teile einer Mantelfläche 75c bilden,
wobei der Krümmungsradius
R1 der gerundeten Spitze des Stifts 33a im wesentlichen
gleich dem Krümmungsradius
R3 der Mantelfläche 75c ist.
Bei diesem alternativen Ausführungsbeispiel
erfolgt der Linienkontakt oder der Mehrpunkt-Kontakt zwischen der
Spitze des Stifts 33a und dem Vorsprungsbereich 71 des
Zahnkranzes 18, wenn der Stift 33a bereit ist,
sich auf die Spitze des Vorsprungsbereichs 71 zu bewegen,
wobei die Kontaktfläche
zwischen dem Stift 33a und dem Vorsprungsbereich 71 ausreichend
vergrößert ist,
um den Reibungsverschleiß wirksam
zu minimieren, was zu einer Verlängerung
der Lebensdauer des Kupplungsmechanismus führt.
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Es
sei darauf hingewiesen, daß selbst
bei den Ausführungsbeispielen
der 12 bzw. 13 der
stromaufwärtige
und der stromabwärtige
Bereich der Gleitfläche 18b jeweilige
Vorsprünge
unterschiedlicher Höhe
aufweisen können,
wie in Zusammenhang mit den 10A bis 11B beschrieben, obwohl dies nicht ausdrücklich beschrieben
ist.
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Zwar
wurde die vorliegende Erfindung vollständig anhand von Beispielen
unter Bezugnahme auf die zugehörigen
Zeichnungen beschrieben, jedoch sei darauf hingewiesen, daß verschiedene
Veränderungen
und Modifizierungen dem Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich sind.
Daher gelten diese Veränderungen
und Modifizierungen, sollten sie nicht auf andere Weise aus dem
Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen, als in den Rahmen derselben
eingeschlossen.