DE7930999U1

DE7930999U1 - MOTORIZED HAND TOOL

Info

Publication number: DE7930999U1
Application number: DE19797930999
Authority: DE
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1979-11-02
Filing date: 1979-11-02
Publication date: 1981-08-27

Description

HILTI AK-TIENGESELLSCHAFT IN SCHAAN Fürstentum LiechtensteinHILTI AK-TIENGESELLSCHAFT IN SCHAAN Principality of Liechtenstein

Motorisch betriebenes HandwerkzenoMotorized craft zeno

Die Erfindung betrifft ein motorisch betriebenes Handwerkzeug, insbesondere einen Bohrhammer mit einsr in der Getriebekette zvrischen dem Antriebsmotor und der Arbeitsspindel angeordneten, bei Drehmomentfiberlastung die Kraftübertragung unterbrechenden Sicherheitskupplung mit einer auf einer Welle angeordneten Nabe und einem über Kupplungsglieder ir.it der Nabe verbundenen Kranz. The invention relates to a motor-operated hand tool, in particular a hammer drill with a safety coupling which is arranged in the gear chain between the drive motor and the work spindle and which interrupts the power transmission when the torque is overloaded, with a hub arranged on a shaft and a ring connected to the hub via coupling members.

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Bei motorisch betriebenen Handwerkzeugen/ insbesondere den genannten Bohrhämmern kommt es vor, dass das Werkzeug verklemmt und dadurch der Antrieb blockiert wird. Das Verklemmen des Werkzeuges kann beispielsweise beim Durchbohren von Beton durch die Bewehrungseisen verursacht werden. Bei Holzbearbeitungsmaschinen besteht die Gefahr des Verklemmens durch im Holz enthaltene Aeste. Um einerseits den Motor und andererseits auch die das Werkzeug bedienende Person zu schützen, ist es üblich, in solchen Werkzeugen bei Drehmomentüberlastung die Kraftübertragung unterbrechende Sicherheitskupplungen einzubauen.In the case of motor-operated hand tools / in particular the above-mentioned rotary hammers, it can happen that the tool jams and thereby the drive is blocked. The jamming of the tool can occur, for example, when drilling through caused by concrete through the rebar. There is a risk of jamming with woodworking machines through branches contained in the wood. To on the one hand the motor and on the other hand also the person operating the tool protect, it is common in such tools in the event of torque overload to install safety clutches that interrupt the power transmission.

Die bekannten Sicherheitskupplungen sind so ausgelegt, dass das nach Ansprechen noch verbleibende Moment von der Bedienungsperson ohne weiteres bewältigbar ist. Allerdings hat es sich gezeigt, dass bis zum Ansprechen ausserordentlich hohe Spitzenwerte an Momenten auftreten. Diese grossen Momente wirken schockartig auf die Bedienungsperson ein, was zu einer erheblichen Unfallgefahr führen kann, insbesondere dann, wenn sich die Bedienungsperson an einer gefährdeten Stelle, beispielsweise auf einem Gerüst, einer Leiter oder dergleichen befindet.The known safety clutches are designed in such a way that the torque still remaining after the operator has responded is easily manageable. However, it has been shown that, up to the point of response, extremely high Peak values occur at moments. These great moments have a shock-like effect on the operator, what to can lead to a considerable risk of accident, especially if the operator is working on an endangered one Place, for example on a scaffolding, a ladder or the like.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Werkzeug der eingangs genannten Art die Betriebssicherheit zu verbessern. The invention is based on the object of improving the operational safety of a tool of the type mentioned at the beginning.

Erfindungsgarnäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Welle mit einen Gewinde versehen ist, die Nabe zur Verbindung mit der Welle in das Gewinde eingreifende Vorsprünge trägt und zur Uebertragung des Drehmomentes ein dem weiteren Aufschrauben der Nabe auf die Welle entgegenwirkendes Federelement vorgesehen ist.Invention yarn the object is achieved in that the Shaft is threaded, the hub for connection with the shaft in the thread engaging projections carries and for the transmission of the torque a spring element counteracting the further screwing of the hub onto the shaft is provided.

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Die Nabe der Sicherheitskupplung ist somit mit der sie tragenden Welle nicht starr verbunden. Wenn die Arbeitsspindel und damit auch die mit ihr in Eingriff stehende WetJe blockiert wird, muss die Sicherheitskupplung nicht sofort ausgelöst werden. Durch die erfindungsgemässe Verbindung kann die Nabe der Sicherheitskupplung auf die Welle aufgeschraubt werden. Dabei wird das diesem Aufschrauben entgegenwirkende Federelement in zunehmendem Masse vorgespannt. Erst wenn die Nabe entweder auf einen festen Anschlag aufläuft oder die Kraft des Federelementes die über die Gewindeverbindung erzeugte Axialkraft übersteigt, wird die Sicherheitskupplung ausgelöst. Durch entsprechende Dimensionierung der Federelemente nimmt das Moment langsam zu und nähert sich dem für das Auslösen der Sicherheitskupplung erforderlichen Moment.-Während dieser Zeit kann die Bedienungsperson entweder den Antrieb ausschalten oder sich a .if das Aufbringen eines entsprechenden Gegenmomentes vorbereiten. Die oben geschilderte Unfallgefahr wird somit praktisch aufgehoben.The hub of the safety coupling is therefore not rigidly connected to the shaft that carries it. If the work spindle and thus also the WetJe in engagement with it is blocked, the safety clutch does not have to be triggered immediately. Due to the connection according to the invention, the hub of the safety coupling can be screwed onto the shaft. The spring element counteracting this unscrewing is increasingly pretensioned. The safety clutch is only released when the hub either hits a fixed stop or the force of the spring element exceeds the axial force generated via the threaded connection. With the appropriate dimensioning of the spring elements, the torque increases slowly and approaches the torque required to release the safety clutch. During this time, the operator can either switch off the drive or prepare a .if the application of a corresponding counter-torque. The risk of accident outlined above is practically eliminated.

Zur Verbindung der Nabe mit der Welle können die Vorsprünge der Nabe als Innengewinde ausgebildet sein. In diesem Falle ist zu beachten: Die Zeit bis zum Ansprechen der Sicherheitskupplung ist im Falle eines Blockierens der Arbeitsspindel abhängig vom Steigungswinkel des Gewindes, dh die Zeit wird umso grosser je kleiner der Steigungswinkel ist. Zur Schaffung der Möglichkeit eines kleineren Steigungswinkels des Gewindes muss die Reibung zwischen der Welle und der Nabe reduziert werden. Zu diesem Zwecke ist es vorteilhaft, wenn die Vorsprünge der Nabe als Kugeln einer Kugelspindel ausgebildet sind. Mit Hilfe einer Kugelspindel wird die Gleitreibung durch die wesentlich geringere Rollreibung ersetzt. Da die Rollreibung auch weniger abhängig ist vom Schmierzustand und dadurch indirekt auch von der Temperatur, kann damit auch eine grössere Betriebssicherheit der erfindungsgemässen Einrichtung erreicht werden.To connect the hub to the shaft, the projections of the hub can be designed as internal threads. In this case Please note: The time until the safety clutch responds is in the event of the work spindle jamming depending on the pitch angle of the thread, ie the time becomes greater the smaller the pitch angle. To create the possibility of a smaller pitch angle of the thread must be the friction between the shaft and the hub be reduced. For this purpose, it is advantageous if the projections of the hub as balls of a ball screw are trained. With the help of a ball screw, the sliding friction is reduced by the significantly lower rolling friction replaced. Since the rolling friction is also less dependent on the state of lubrication and thus indirectly also on the temperature, a greater operational reliability of the device according to the invention can thus also be achieved.

Nach einem infolge Blockierens der Arbeitsspindel erfolgtei Aufschrauben der Nabe auf die Welle, ist für eine erneute Funktionstüchtigkeit das Rückstellen der Nabe auf der Welle erforderlich. Damit dies durch die Kraft des Federelementes selbsttätig erfolgen kann, ist es zweckmässig, dass das Gewinde an Welle und Nabe ausserhalb des Selbsthemmungsbereiches dimensioniert ist. Beim Abschalten des Antriebes wird somit die Nabe durch das Federelement in ihre ursprüngliche Lage zurückgestellt. Bei den für metallische Berührung üblichen Reibungsverhältnissen ist für eine sichere Funktion ein Steilgewinde erforderlich. After the hub has been screwed onto the shaft as a result of the work spindle jamming, it is necessary to reset the hub on the shaft for it to function again. So that this can take place automatically through the force of the spring element, it is expedient that the thread on the shaft and hub is dimensioned outside the self-locking area. When the drive is switched off, the hub is returned to its original position by the spring element. With the usual friction conditions for metallic contact, a high helix thread is required for reliable function.

Das auf die Nabe wirkende Federelement muss ein grosses Arbeitsspeichervermögen und insbesondere einen relativ grossen Arbeitsweg aufweisen. Da der dafür zur Verfügung stehende Raum begrenzt ist, ist es zweckmässig, wenn das Federelement als Druckfeder ausgebildet ist. Durch die Wahl der Federcharakteristik und einer entsprechenden Vorspannung, kann die Verzögerungszeit bis zum Ansprechen der Sicherheitskupplung ziemlich genau festgelegt werden.The spring element acting on the hub must have a large working storage capacity and, in particular, a relative one have a long commute to work. Since the space available for this is limited, it is useful if that The spring element is designed as a compression spring. By choosing the spring characteristics and a corresponding preload, the delay time until the safety clutch responds can be set fairly precisely.

Im Normalbetrieb drehen sich die Welle und die Nabe mit gleicher Drehzahl. Damit dabei keine unnötige Reibung entsteht, ist es zweckmässig, dass das Federelement auf der Welle axial abgestützt ist. Beim Blockieren der Arbeitsspindel steht auch die Welle still. Durch entsprechende Reibungsverhältnisse kann erreicht werden, dass sich das Federelement mit einer geringeren Drehzahl als die Nabe dreht, so dass auch die Relativbewegung an den Berührungsflächen mit der Welle bzw. mit der Nabe und die sich daraus ergebende Abnützung reduziert wird.In normal operation, the shaft and the hub rotate at the same speed. So that there is no unnecessary friction arises, it is expedient that the spring element is axially supported on the shaft. When the work spindle is blocked the wave also stands still. Appropriate friction conditions can ensure that the The spring element rotates at a lower speed than the hub, so that the relative movement at the contact surfaces with the shaft or with the hub and the resulting wear is reduced.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:The invention is to be explained in more detail below with reference to the drawings which show them as examples. Show it:

Pig. 1 Ein erfindungsgemässes Handwerkzeug, teilweise geschnitten dargestellt.Pig. 1 A hand tool according to the invention, partially shown in section.

Fig. 2 Einen Ausschnitt einer weiterem erfindungsgemässen Ausführung.2 shows a section of a further embodiment according to the invention.

Der aus Fig. 1 ersichtliche, erfindungsgemässe Bohrhammer besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 1 mit einem seitlich daran angeordneten Handgriff 2. Eine Zuleitung 3 mündet in den Handgriff 2 und dient dem Zuführen der elektrischen Energie. Der Handgriff 2 weist weiterhin einen Drücker 4 auf, mit dem der Bohrhammer eingeschaltet wird. Im Gehäuse 1 ist ein an sich bekannter, nicht dargestellter Antriebsmotor angeordnet. Eine insgesamt mit 5 bezeichnete Antriebswelle ist mit der Motorwelle gekuppelt oder einstückig mit ihr verbunden. Das dem Antriebsmotor abgewandte Ende der Antriebswelle 5 ist mit einem Ritzel 5a vorsehen. Das Ritzel 5a steht im Eingriff mit einem Zahnrad 6, das seinerseits mit einer Kurbelwelle 7 verbunden ist. Durch die Kurbelwelle 7 wird über einen Pleuel 8 ein Erregerkolben 9 in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt. Der Erregerkolben 9 wird in einem insgesamt mit 10 bezeichneten, im Gehäuse 1 drehbar gelagerten Zylinder geführt. Die vom Erregerkolben 9 erzeugten Schläge werden über ein Luftpolster 11 auf einen Schlagkolben 12 übertragen.The rotary hammer according to the invention which can be seen from FIG. 1 consists essentially of a housing 1 with a handle 2 arranged on the side. A supply line 3 opens into the handle 2 and is used to supply electrical energy. The handle 2 also has a pusher 4 with which the hammer drill is switched on. In the housing 1 is a known drive motor, not shown arranged. A drive shaft denoted as a whole by 5 is coupled to the motor shaft or in one piece with it connected to her. The end of the drive shaft 5 facing away from the drive motor is provided with a pinion 5a. The pinion 5a is in engagement with a gear 6, which in turn is connected to a crankshaft 7. Through the crankshaft 7, an exciter piston 9 is set in a reciprocating motion via a connecting rod 8. The exciter piston 9 is guided in a generally designated 10, rotatably mounted in the housing 1 cylinder. The generated by the exciter piston 9 Impacts are transmitted to an impact piston 12 via an air cushion 11.

Auf der Keilwelle 5b ist ein Schieberad 13 drehfest, jedoch axial verschiebbar gelagert. Das Schieberad 13 steht im Eingriff mit einem Zahnkranz 14. In Innern des Zahnkranzes 14 ist eine insgesamt mit 15 bezeichnete Sicherheitskupplung angeordnet. Die Sicherheitskupplung 15 besteht aus einer Nabe 15a sowie in radialen Bohrungen am umfang der Nabe 15a angeordneten Kugelrasten 15b. Die Kugelrasten 15b unterbrechen bei Drehmomentüberlastung die Kraftübertragung zwischen dem Zahnkranz 14 und der Nabe 15a. Die Nabe 15a ist auf einer insgesamt mit 16 bezeichneten Welle angeordnet. Die Welle 16 ist über einen Teil ihrer Länge mit einem GewindeA sliding wheel 13 is rotatably mounted on the spline shaft 5b, but is axially displaceable. The sliding wheel 13 is in Engagement with a ring gear 14. Inside the ring gear 14 is a safety clutch designated as a whole by 15 arranged. The safety coupling 15 consists of a hub 15a and radial bores on the circumference of the hub 15a arranged ball catches 15b. The ball catches 15b interrupt the power transmission between when the torque is overloaded the ring gear 14 and the hub 15a. The hub 15a is arranged on a shaft designated as a whole by 16. the Shaft 16 is threaded over part of its length

r- 5 -.r- 5 -.

16a versehen. Die NaJbe 15a weist zur Verbindung mit der Welle 16 ein entsprechendes Innengewinde 15c auf. Die Nabe 15a ist somit auf die Welle 16 aufschraubbar. Ein als Druckfeder 17 ausgebildetes Federelement wirkt jedoch dem weiteren Aufschrauben der Nabe 15a auf die Welle 16 entgegen. Das Gewinde 16a sowie das Innengewinde 15c sind so dimensioniert, dass sich diese ausserhalb des Selbsthemmungsbereiches befinden. Die Druckfeder 17 kann somit die zwischen der Nabe 15a und der Welle 16 vorhandene Reibung überwinden und die Nabe 15a selbsttätig in die gezeigte Ausgangslage zurückstellen. 16a provided. The NaJbe 15a points to the connection with the Shaft 16 has a corresponding internal thread 15c. The hub 15a can thus be screwed onto the shaft 16. However, a spring element designed as a compression spring 17 acts on the other Screw the hub 15a onto the shaft 16 in the opposite direction. The thread 16a and the internal thread 15c are dimensioned so that that these are outside the self-locking area. The compression spring 17 can thus be between the hub 15a and the existing friction between the shaft 16 and the hub 15a automatically return to the starting position shown.

Das zylinderseitige Ende der Welle 16 ist mit einen, Kegelritzei 16b versehen. Das Kegeiritzei I6b steht im Eingriff mit einer am Zylinder 10 angeordneten Kegelradverzahnung Ilia. Der Zylinder 10 wird somit von der Antriebswelle 5 über das Schieberad 13, den Zahnkranz 14, die Sicherheitskupplung 15 und die Welle 16 in· eine Drehbewegung versetzt. Eine Arbeitsspindel 18 ist mit dem Zylinder 10 drehfest verbunden. Wenn nun die Arbeitsspindel 18 beispielsweise durch Verklemmen eines in die Arbeitsspindel 18 eingesetzten Werkzeuges 19 blockiert wird, steht auch die Welle 16 still. Wenn nun die Sicherheitskupplung 15 nicht auslöst, wird die Nabe 15a weitergedreht. Dabei schraubt sich die Nabe 15 entgegen der Kraft der Druckfeder 17 auf das Aussengewinde 16a der Welle 16 auf. Das axiale Zusammendrücken der Druckfeder 17 erfordert ein zunehmend grosser werdendes Drehmoment. Nach einer bestimmten, durch die Federcharakteristik der Kugelrasten 15b sowie der Druckfeder 17 veränderbaren Anzahl Umdrehungen übersteigt das erforderliche Drehmoment das Auslösemoment der Sicherheitskupplung 15. Das Ansprechen der Sicherheitskupplung 15 wird dadurch zeitlich verzögert. Die Bedienungsperson erhält so die Möglichkeit, den Drücker 4 loszulassen und dadurch das Werkzeug auszuschalten. Bei Arbeiten, die ein knapp unterhalb des Auslösemomentes The end of the shaft 16 on the cylinder side is provided with a conical groove 16b. The Kegeiritzei I6b is in engagement with a bevel gear Ilia arranged on the cylinder 10. The cylinder 10 is thus set in rotary motion by the drive shaft 5 via the sliding wheel 13, the ring gear 14, the safety coupling 15 and the shaft 16. A work spindle 18 is connected to the cylinder 10 in a rotationally fixed manner. If the work spindle 18 is now blocked, for example by jamming a tool 19 inserted into the work spindle 18, the shaft 16 is also at a standstill. If the safety clutch 15 does not trigger, the hub 15a is rotated further. The hub 15 is screwed onto the external thread 16a of the shaft 16 against the force of the compression spring 17. The axial compression of the compression spring 17 requires an increasingly large torque. After a certain number of revolutions, which can be changed by the spring characteristics of the ball catches 15b and the compression spring 17, the required torque exceeds the release torque of the safety clutch 15. The response of the safety clutch 15 is thus delayed. The operator is given the opportunity to let go of the trigger 4 and thereby switch off the tool. For work that is just below the trigger torque

liegendes Drehmoment erfordern, kann sich die Bedienungsperson ausserdem auf das Auftreten solcher Spitzenmomente bzw. Kräfte einstellen. Nach einem erfolgten Abschalten des Werkzeuges wird die Nabe 15a sowie, über den Zahnkranz 14, auch das Schieberad 13 durch die Druckfeder 17 wieder in die dargestellte Ausgangslage zurückgebracht.Require lying torque, the operator can also rely on the occurrence of such peak torques or adjust forces. After the tool has been switched off, the hub 15a and, via the ring gear 14, the sliding wheel 13 is also brought back into the starting position shown by the compression spring 17.

Der in Fig. 2 dargestellte Ausschnitt einer weiteren Ausführung zeigt eine insgesamt mit 25 bezeichnete Sicherheitskupplung mit einer Nabe 25a und am umfang angeordneten Kugelrasten 25b. Die Nabe 25a ist mit einer insgesamt mit bezeichneten Welle verbunden. Die Welle 26 weise im Bereich der Verbindung mit der Nabe 25a ein spindelttrtiges Gewinde 26a auf. Die Verbindung mit der Nabe 25a erfolgt über eine Kugelspindel, wobei die Vorsprünge von Kugeln 25c gebildet werden. Im Prinzip funktioniert diese Lösung genau gleich wie die in Fig. 1 dargestellte Ausführung. Durch die wesentlich geringere Rollreibung kann jedoch der Steigungswinkel des Gewindes geringer gewählt werden, so dass für den zur Verfugung stehenden, axialen Verschiebeweg mehr Umdrehungen und somit eine grössere Verzögerungszeit erforderlich sind.The detail of a further embodiment shown in FIG. 2 shows a safety clutch designated overall by 25 with a hub 25a and circumferentially arranged ball catches 25b. The hub 25a is with a total of designated shaft connected. The shaft 26 has a spindle-shaped thread in the area of the connection with the hub 25a 26a on. The connection to the hub 25a takes place via a ball screw, the projections being formed by balls 25c will. In principle, this solution works in exactly the same way as the embodiment shown in FIG. By the essential lower rolling friction, however, the pitch angle of the thread can be chosen to be lower, so that for the Grouting standing, axial displacement more revolutions and thus a greater delay time are required.

Claims

Attorney's file; 30 5 20 '' V "" · '·' '- · s β MÖNCHEN 80 · MAUERKIRCHERSTR.4B

1. Motorized hand tool, in particular hammer drill, with one in the gear chain between the Drive motor and the work spindle arranged, interrupt the power transmission in the event of torque overload the safety coupling with a hub arranged on a shaft and a ü5; he coupling elements with the rim connected to the hub, characterized in that the shaft (16, 26) is provided with a thread (16a, 26a), the hub (15a, 25a) for connection to the shaft (16, 26) in the thread (16a, 26a) engaging projections and To transmit the torque, the hub (15a, 25a) is screwed further onto the shaft (16, 26) counteracting spring element is provided.

2. Hand tool according to claim 1, characterized in that the projections of the hub (15a) as an internal thread (15c) are formed.

3. Hand tool according to claim 1, characterized in that the projections of the hub (25a) as balls (25c) a ball screw are formed.

4. Hand tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that the thread (16a, 26a) of the shaft (16, 26) lies outside the self-locking range.

5. Hand tool according to one of claims 1 to 4, characterized in that the spring element is a compression spring (17) is formed.

6. Hand tool according to one of claims 1 to 5, characterized in that the spring element is axially supported on the shaft (16, 26).