EP2522466A2

EP2522466A2 - Handwerkzeugmaschine

Info

Publication number: EP2522466A2
Application number: EP12163118A
Authority: EP
Inventors: Alexander Hoop; Dieter Profunser; Michael Wierer
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2011-05-12
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2032-04-04
Also published as: DE102011075763A1; EP2522466A3; EP2522466B1

Abstract

Eine Handwerkzeugmaschine (1) beinhaltet eine Werkzeugaufnahme (2), eine Abtriebswelle (21), die mit der Werkzeugaufnahme (2) gekoppelt ist, einen Motor (5), der mit einer Antriebswelle (22) gekoppelt ist, und eine Kupplung (20, 50, 60). Die Kupplung (20, 50, 60) hat eine Federeinrichtung (26, 51), welche Antriebswelle (22) und Abtriebswelle (21) kraftschlüssig verbindet. Die Federeinrichtung (26, 51) ist an einem Exzenter (29, 55) der Abtriebswelle (21) und an einem Exzenter (27, 53) der Antriebswelle (22) aufgehängt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine, insbesondere eine Handwerkzeugmaschine für ein sich drehendes Werkzeug, wie einen Elektroschrauber, eine Bohrmaschine, einen Bohrhammer oder einen Bohrmeißel.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine beinhaltet eine Werkzeugaufnahme, eine Abtriebswelle, die mit der Werkzeugaufnahme gekoppelt ist, einen Motor, der mit einer Antriebswelle gekoppelt ist, und eine Kupplung. Die Kupplung hat eine Federeinrichtung, welche Antriebswelle und Abtriebswelle kraftschlüssig verbindet. Die Federeinrichtung ist an einem Exzenter der Abtriebswelle und an einem Exzenter der Antriebswelle dauerhaft, unlösbar aufgehängt. Die Federeinrichtung ist in jeder relativen Stellung der Antriebswelle und der Abtriebswelle mit den beiden Exzentern verbunden.
Die Exzenter sind vorzugsweise starr mit den jeweiligen Wellen verbunden. Exzenter und Welle können ein materialschlüssig zusammenhängendes Bauteil sein. Ein Drehmoment wird vollständig und dauerhaft von der Welle auf den Exzenter und umgekehrt übertragen. Die Feder übt dauerhaft, vorzugsweise parallel zu einer Verbindungslinie der beiden Exzenter, in einer ersten Richtung eine Federkraft auf den abtriebsseitigen Exzenter und in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung eine entgegengesetzte gleichstarke Federkraft auf den antriebsseitigen Exzenter aus.
In Abhängigkeit der relativen Winkelstellung des antriebsseitigen Exzenters zu dem abtriebsseitigen Exzenters ändert sich das von der Federeinrichtung auf die Abtriebswelle ausgeübte Drehmoment in Betrag und Drehsinn. Ein Wechsel des Drehsinns erfolgt bei Überschreiten von Ruhestellung und Totpunkt der Kupplung, bei welchen die Exzenter minimal oder maximal voneinander beabstandet sind. Solange ein antriebsseitig angelegtes Drehmoment geringer als ein oberer Grenzwert ist, folgt die Antriebswelle der Abtriebswelle in gleichem Drehsinn. Wenn das angelegte Drehmoment größer als der obere Grenzwert ist, überschreitet die Kupplung den Totpunkt und die Federeinrichtung übt ein zu der Antriebswelle gegenläufiges Drehmoment aus. Die Werkzeugaufnahme dreht sich rückwärts. Die Federeinrichtung und ggf. der Motor bringen die Kupplung in Ruhestellung, wodurch ein erneuter Wechsel des Drehsinns des übertragenen Drehmoments erfolgt. Die Werkzeugaufnahme dreht sich wieder vorwärts.
Die Abtriebswelle kann parallel, vorzugsweise koaxial zu der Antriebswelle sein. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Exzenter der Abtriebswelle ein antreibendes Lager beinhaltet, an dem die Federeinrichtung unlösbar aufgehängt ist. Das antreibende Lager ist um eine Achse drehbar ist, die parallel zu einer Drehachse der Abtriebswelle und versetzt zu der Drehachse der Abtriebswelle ist. Der Exzenter der Antriebswelle kann ein angetriebenes Lager beinhalten, an dem die Federeinrichtung unlösbar aufgehängt ist. Das angetriebene Lager ist um eine Achse drehbar, die parallel zu einer Drehachse der Antriebswelle und versetzt zu der Drehachse der Antriebswelle ist. Die Aufhängung an einem drehbaren Lager ermöglicht der Federeinrichtung sich parallel zu einer Verbindungslinie zwischen den beiden Exzentern auszurichten. Federn der Federeinrichtung, z.B. Spiralfedern, werden nur längs ihrer Achse belastet und unterliegen keinen oder nur geringen Biegekräften. Die Federeinrichtung hat vorzugsweise eine oder zwei Federn, welche alle parallel zu einer Verbindungslinie des genau einen Exzenters mit dem genau einen anderen Exzenter ausgerichtet sind.
Ein erstes Ende der Federeinrichtung kann derart mit dem ersten Exzenter gekoppelt sein, dass eine Drehbewegung der Antriebswelle und des ersten Endes synchron sind, und ein zweites Ende der Federeinrichtung kann derart mit dem zweiten Exzenter gekoppelt sein, dass eine Drehbewegung der Abtriebswelle und des zweiten Endes synchron sind.
Ein Betriebsverfahren einer Handwerkzeugmaschine, die eine Werkzeugaufnahme, eine mit der Werkzeugaufnahme gekoppelte Abtriebswelle, einen Motor, eine mit dem Motor gekoppelte Antriebswelle und eine zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle geschaltete Kupplung, sieht vor, dass ein Motor die Antriebswelle in einem Drehsinn dreht, die Kupplung in einem ersten Modus ein Drehmoment von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle überträgt, die Kupplung in einem zweiten Modus auf die Abtriebswelle ein zu dem Drehsinn gegenläufiges Drehmoment ausübt, wobei die Kupplung von dem ersten Modus in den zweiten Modus wechselt, wenn ein an die Antriebswelle angelegtes Drehmoment ein kritisches Drehmoment überschreitet, und von dem zweiten Modus in den ersten Modus zurück wechselt, nachdem der Motor die Antriebswelle um 180 Grad gegenüber der Abtriebswelle weitergedreht hat. Die Handwerkzeugmaschine wechselt Drehmomentgeschaltet von dem ersten Modus in den zweiten Modus. Der zweiten Modus wird im wesentlichen positionsgesteuert beendet, nämlich wenn die Kupplung durch Drehen der Antriebswelle in den Ruhepunkt überführt ist. Der zweite Modus beginnt, wenn die Kupplung im Totpunkt ist, welcher um 180 Grad versetzt zu dem Ruhepunkt ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Kupplung eine Federeinrichtung aufweist, welche der Motor im ersten Modus vorspannt und welche sich im zweiten Modus zum Ausüben eines entgegen dem Drehsinn wirkenden Drehmoments entspannt. Die Abtriebswelle wird im zweiten Modus nicht durch den Motor sondern durch die Federeinrichtung mit einem Drehmoment beaufschlagt. Die Speisung der Federeinrichtung erfolgt während des ersten Modus und die Freigabe der Energie, wenn die Kupplung den Totpunkt überschreitet.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsformen und Figuren. In den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Handwerkzeugmaschine;
Fig. 2 eine Kupplung der Handwerkzeugmaschine im Längsschnitt;
Fig. 3 bis Fig. 5 die Kupplung von Fig. 3 im Querschnitt und verschiedenen Stellungen;
Fig. 6 eine Kupplung der Handwerkzeugmaschine im Längsschnitt;
Fig. 7 und Fig. 8 eine Kupplung im Längsschnitt und Querschnitt;

Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen in den Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt schematisch als Beispiel einer Handwerkzeugmaschine mit drehendem Werkzeug einen Bohrhammer 1. Der Bohrhammer 1 hat eine Werkzeugaufnahme 2, in welche ein Schaftende 3 eines Werkzeug, z.B. eines des Bohrmeißels 4, eingesetzt werden kann. Einen primären Antrieb des Bohrhammers 1 bildet ein Motor 5, welcher ein Schlagwerk 6 und eine hohle Spindel 7 antreibt. Ein Anwender kann den Bohrhammer 1 mittels eines Handgriffs 8 führen und mittels eines Systemschalters 9 den Bohrhammer 1 in Betrieb nehmen. Im Betrieb dreht der Bohrhammer 1 den Bohrmeißel 4 kontinuierlich um eine Arbeitsachse 10 und kann dabei den Bohrmeißel 4 in Schlagrichtung 11 längs der Arbeitsachse 10 in einen Untergrund schlagen.
Das Schlagwerk 6 ist beispielsweise ein pneumatisches Schlagwerk 6. Ein Erreger 12 und ein Schläger 13 sind in dem Schlagwerk 6 längs der Arbeitsachse 10 beweglich geführt. Der Erreger 12 ist über einen Exzenter 14 oder einen Taumelfinger an den Motor 5 angekoppelt und zu einer periodischen, linearen Bewegung gezwungen. Eine Luftfeder gebildet durch eine pneumatische Kammer 15 zwischen Erreger 12 und Schläger 13 koppelt eine Bewegung des Schlägers 13 an die Bewegung des Erregers 12 an. Der Schläger 13 kann direkt auf ein hinteres Ende des Bohrmeißels 4 aufschlagen oder mittelbar über einen im Wesentlichen ruhenden Zwischenschläger 16 (Döpper) einen Teil seines Impuls auf den Bohrmeißel 4 übertragen. Das Schlagwerk 6 und vorzugsweise die weiteren Antriebskomponenten sind innerhalb eines Maschinengehäuses 17 angeordnet. Ein Getriebe 18 kann zum Untersetzen einer Drehzahl des Motors 5 und Erhöhen dessen Drehmoments im Antriebsstrang zwischen Motor 5 und Spindel 7 vorgesehen sein.
Eine drehmomentgesteuerte Kupplung 20 ist in dem Antriebsstrang zwischen dem Motor 5 und der Werkzeugaufnahme 2 angeordnet. Anstelle der beispielhaft dargestellten Anordnung zwischen dem Motor 5 und dem Getriebe 18 kann die Kupplung 20 beispielsweise zwischen dem Getriebe 18 und der hohlen Abtriebswelle 7 angeordnet werden. Die Kupplung 20 ist ausgelegt, eine Kraftübertragung des Motors 5 an die Werkzeugaufnahme 2 zu unterbrechen, sobald ein angelegtes Drehmoment einen Schwellwert überschreitet. Die Kupplung 20 löst weiters nach einer Unterbrechung der Drehmomentübertragung einen Rückschlag entgegen der vorhergehenden Drehrichtung aus.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Kupplung 20, Fig. 3 bis Fig. 5 zeigen einen Querschnitt in der Ebene III-III. Die beispielhafte Kupplung 20 koppelt eine antriebsseitige Welle 21 mit einer abtriebsseitigen Welle 22, welche beide koaxial zu einer Drehachse 23 sind. Die antriebsseitige Welle 21 ist mit einer antriebsseitigen Scheibe 24 drehfest verbunden, wodurch diese antriebsseitige Scheibe 24 von dem Motor 5 angetrieben werden kann. Der antriebsseitigen Scheibe 24 längs der Drehachse 23 versetzt und gegenüberliegend ist eine abtriebsseitige Scheibe 25 angeordnet, welche mit der abtriebsseitigen Welle 22 drehfest verbunden ist. Die abtriebsseitige Welle 22 überträgt ein Drehmoment von der abtriebsseitigen Scheibe 25 auf die Werkzeugaufnahme 2. Die beiden Wellen 21, 22 können relativ zueinander um beliebige Winkel um die Drehachse 23 gedreht werden. Ein oder mehrere Drehmoment-übertragende Kupplungen und Getriebe können zwischen dem Motor 5 und der antriebsseitigen Scheibe 24 bzw. zwischen der abtriebsseitigen Scheibe 25 und der Werkzeugaufnahme 2 angeordnet sein.
Die antriebsseitige Scheibe 24 und die abtriebsseitige Scheibe 25 sind über eine Federeinrichtung 26 gekoppelt. Die antriebsseitige Scheibe 24 hat ein antreibendes Lager 27, welches mit einem Ende 28 der Federeinrichtung 26 unlösbar verbunden ist. Die abtriebsseitige Scheibe 25 hat ein abtriebsseitiges Lager 29, welches mit einem anderen Ende 30 der Federeinrichtung 26 unlösbar verbunden ist. Unabhängig von der relativen Stellung der antriebsseitigen Scheibe 24 und der abtriebsseitigen Scheibe 25 sind das eine Ende 28 der Federeinrichtung 26 in Kontakt mit dem antreibenden Lager 27 und das andere Ende 30 der Federeinrichtung 26 in Kontakt mit dem angetriebenen Lager 29. Die Enden 28, 30 können formschlüssig, materialschlüssig und/oder kraftschlüssig an den jeweiligen Lagern 27, 29 befestigt sein.
Die Federeinrichtung 26 ist an den beiden Lagern 27, 29 aufgehängt. Die Federeinrichtung 26 richtet sich parallel zu einer Verbindungslinie der beiden Lager 27, 29 aus. Das antriebsseitige Lager 27 ist in einem ersten radialen Abstand 31 zu der Drehachse 23 exzentrisch angeordnet. Das abtriebsseitige Lager 29 ist in einem zweiten radialen Abstand 32 zu der Drehachse 23 exzentrisch angeordnet. Die beiden Lager 27, 29 sind Exzenter der jeweiligen Scheiben 25, 24. Die Federeinrichtung 26 übt auf die abtriebsseitige Scheibe 25 ein Drehmoment 33 aus, wenn ein Winkel 34 zwischen den beiden Lagern 27, 29 bezogen auf die Drehachse 23 von 0 Grad und 180 Grad verschieden ist. Die beiden Winkel gleich 0 Grad und 180 Grad werden nachfolgend als Ruhestellung bzw. Totpunkt bezeichnet. Der erste radiale Abstand 31 und der zweiten radiale Abstand 32 sind in der dargestellten Ausführungsform verschieden.
Das antriebsseitige Lager 27 kann beispielsweise durch einen antreibenden Zapfen 35 und das abtriebsseitige Lager 29 durch einen angetriebenen Zapfen 36 ausgebildet sein. Der antreibende Zapfen 35 kann um ein Drehlager oder Radiallager auszubilden in einem Lagerbock 37 um seine Achse 38 drehbar angeordnet sein. Gleichmaßen kann der angetriebene Zapfen 36 in einem Lagerbock 39 um seine Achse 40 drehbar gelagert sein. Die Federeinrichtung 26 ist beispielsweise eine Spiralfeder, welche unter Zug vorgespannt mit ihren jeweiligen Enden 28, 30 an den beiden Zapfen 35, 36 aufgehängt ist. Die Enden 28, 30 der Feder 26 können drehbar um die Achsen 38, 40 an den Zapfen 35, 36 aufgehängt sein. Die Enden 28, 30 hintergreifen beispielsweise die beiden Zapfen 35, 36, wodurch die unter Zug vorgespannte Feder 26 permanent, d.h. in jeder relativen Winkelstellung der Lager 27, 29, mit beiden Zapfen 35, 36 in Kontakt bleibt.
Die antriebsseitige Scheibe 24 wird von dem Motor 5 in einem Drehsinn 41 gedreht. Zumindest in diesem Drehsinn 41 kann die antriebsseitige Scheibe 24 relativ zu der abtriebsseitigen Scheibe 25 um einen beliebigen Winkel um die Drehachse 23, auch um Winkel größer als 360 Grad gedreht werden. Ein Rotationskörper definiert durch die um die Drehachse 23 rotierende abtriebsseitigen Scheibe 25 und die mit ihr um die Drehachse 23 drehfest verbundenen Komponenten, wie z.B. das antriebsseitige Lager 27, hat vorzugsweise keine räumliche Überschneidung mit der abtriebsseitigen Scheibe 25 und dem abtriebsseitigen Lager 29. Die abtriebsseitige Scheibe 25 hat keinen starren Anschlag, mit welchem die antriebsseitige Scheibe 24 bei einem Drehen um die Drehachse 23 in Eingriff gelangt. Eine Drehmitnahme der abtriebsseitigen Scheibe 25 erfolgt nur durch eine kraftschlüssige Ankopplung mittels der Federeinrichtung 26 des angetriebenen Lagers 29 an das antreibende Lager 27. Innerhalb eines Raumes, den die beiden Lager 27, 29 bei einer Rotation um die Drehachse 23 umschreiben, sind nur die beiden Lager 27, 29 und die Federeinrichtung 26 angeordnet. Die Federeinrichtung 26 kann sich bei jeder beliebigen Stellung der beiden Lager 27, 29 parallel zu deren Verbindungslinie ausrichten.
Ein radialer Abstand 31 des antreibenden Zapfens 35 zu der Drehachse 23 und ein radialer Abstand 32 des angetriebenen Zapfens 36 sind in der dargestellten Ausführungsform verschieden. Die Zapfen 35, 36 können in axialer Richtung, d.h. in einer Projektion auf eine zu der Drehachse 23 parallele Ebene, überlappen. Die Feder 26 kann in einer Ebene senkrecht zu der Drehachse 23 liegen. Eine andere Ausgestaltung kann einen axialen Versatz zwischen den Zapfen 35, 36 vorsehen. Hierbei ist es möglich die beiden Zapfen 35, 36 mit gleichen radialen Abständen 31, 32 zu der Drehachse 23 anzuordnen.
Das Funktionsprinzip der Kupplung 20 wird für eine Federeinrichtung 26 mit einer unter Zug belasteten Feder 26 beschrieben. Die Feder 26 zieht die beiden Lager 27, 29 zueinander, wodurch sich ohne angelegtem Drehmoment ein relativer Winkel 34 von 0 Grad (Ruhestellung) einstellt. Der Motor 5 dreht die antriebsseitige Scheibe 24 in einem Drehsinn 41. Das von dem Motor 5 ausgeübte Drehmoment wird durch die Feder 26 von dem ersten Lager 27 auf das zweite Lager 29 übertragen. Die abtriebsseitige Scheibe 25 überträgt an die abtriebsseitige Welle 22 ein Drehmoment 33 weiter, welches in Betrag und Drehrichtung mit dem angelegten Drehmoment der antriebsseitigen Scheibe 24 übereinstimmt. Die belastete Feder 26 wird dabei gedehnt, wodurch sich der Winkel 34 erhöht. Das antriebsseitige Lager 27 ist um den Winkel 34 in dem Drehsinn 41 dem abtriebsseitigen Lager 29 vorauslaufend. Der Winkel 34 liegt typischerweise im Bereich von 0 Grad bis 135 Grad. Je größer das angelegte Drehmoment ist, um so stärker wird die Feder 26 gedehnt und um so größer ist der Winkel 34. Eine Krafteinleitung der Federkraft senkrecht zu der Verbindungslinie des abtriebsseitigen Lagers 29 zu der Drehachse 23 nimmt mit dem zunehmenden Winkel 34 ab, wodurch sich trotz zunehmender Federkraft der gespannten Feder 26 ein oberer Grenzwert für das übertragbare Drehmoment ergibt. Der Grenzwert ist durch die radialen Abstände 31, 32 und die Federkennlinie der Federeinrichtung 26 vorgeben. Liegt ein Drehmoment gleich dem oberen Grenzwert an, ist das antriebsseitige Lager 27 gegenüber dem abtriebsseitigen Lager 29 um einen kritischen Winkel 34 vorauslaufend. Bei einer Auslenkung über den kritischen Winkel hinaus, sinkt das übertragbare Drehmoment 33. Die Feder 26 kann dem angelegten Drehmoment nicht mehr entgegenwirken und wird bis zu einem relativen Winkel 34 von 180 Grad (Totpunkt) gedehnt (Fig. 4). Die exzentrischen Lager 27, 29 sind Drehmoment-entkoppelt. Das von der abtriebsseitigen Scheibe 25 auf die Werkzeugaufnahme 2 ausgeübte Drehmoment 33 sinkt auf null ab. Der Motor 5 dreht die angetriebene Scheibe 25 über den Totpunkt hinaus (Fig. 5). Die Feder 26 übt nun wieder ein Drehmoment 42 auf das angetriebene Lager 29 aus. Allerdings ist die Drehrichtung des Drehmoments 42 entgegengesetzt zu dem Drehsinn 41 der antriebsseitigen Scheibe 24. Die Werkzeugaufnahme 2 dreht sich nun entgegengesetzt zu dem für den Betrieb gewählten Drehsinn. Die gegenläufige Bewegung der beiden Scheiben 25, 24 endet, sobald das antriebsseitige Lager 27 wieder um einen Winkel zwischen 0 Grad und 180 Grad dem abtriebsseitigen Lager 29 vorläuft (Fig. 3).
Die drehmoment-geschaltene Kupplung 20 hat zwei Modi. In einem drehmomentübertragenden Modus überträgt die Federeinrichtung 26 das Drehmoment von der Antriebswelle 21 auf die Abtriebswelle 22. Überschreitet das an der Antriebswelle 21 anliegende Drehmoment ein kritisches Drehmoment wechselt die Kupplung 20 in einen gegenläufigen Modus. Die Federeinrichtung 26 übt auf die Abtriebswelle 22 ein Drehmoment aus, welches einen dem anliegenden Drehmoment entgegengesetzten Drehsinn hat. Der gegenläufige Modus liegt für die Zeitspanne an, innerhalb welcher die Antriebswelle 21 sich gegenüber der Abtriebswelle 22 um 180 Grad dreht. Die Dauer des gegenläufigen Modus hängt vorwiegend von der Drehzahl der Antriebswelle 21 und ggf. von einer rückläufigen Bewegung der Abtriebswelle 22 ab. Danach wechselt die Kupplung 20, unabhängig von dem anliegenden Drehmoment, in drehmomentübertragenden Modus.
Die Scheiben 25, 24 sind Beispiele für Halterungen der zur Drehachse 23 exzentrisch angeordneten Lager 27, 29. Anstelle von Scheiben 25, 24 können die Lager 27, 29 auch auf zu den Wellen 21, 22 angewinkelten Stäben oder Hebeln befestigt sein.
Die beispielhafte Zugfeder 26 kann in jeder Stellung unter Spannung stehen, d.h. auch in der Ruhestellung. Alternativ kann die Zugfeder 26 für einen relativen Winkel 34 von 330 Grad bis 360 Grad und 0 Grad bis 30 Grad kraftfrei mit den Lagern 27, 29 gekoppelt sein. Die Zugfeder 26 kann beispielsweise an einem Ende über ein Seil oder ein Gleitlager mit einem der Lager 27, 29 verbunden sein. Eine Federkennlinie der Zugfeder 26 kann progressiv sein.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Drehmoment-geschaltenen Kupplung 50. Die Kupplung 50 kann gleich der vorherigen Ausführungsform zwei gegenüberliegende Scheiben 24, 25 aufweisen, welche drehstarr mit einer Antriebswelle 21 bzw. einer Abtriebswelle 22 verbunden sind. Eine kraftschlüssige Kopplung zwischen den beiden Scheiben 24, 25 erfolgt durch eine unter Druck belastbare Feder 51. Die Feder 51 ist beispielsweise eine Schraubenfeder. Ein erstes Ende 52 der Feder 51 ist in einem antriebsseitigen Lager 53 auf der antriebsseitigen Scheibe 24 und ein zweites Ende 54 der Feder 51 in einem abtriebsseitigen Lager 55 auf der abtriebsseitigen Scheibe 25 aufgehängt. Beide Lager 53, 55 sind beabstandet zu der Drehachse 23 der Wellen 21, 22 angeordnet.
Die Funktionsweise der Kupplung 50 ist analog zu der Kupplung 20. Statt die abtriebsseitige Scheibe 25 mittels einer Zugfeder 26 zu ziehen, wird diese durch die Scheibe 25 durch die Druckfeder 51 geschoben. Eine Ruhestellung ergibt sich wenn die Feder 51 gestreckt ist, d.h. bei den Winkel 34 von 180 Grad. Der Totpunkt stellt sich ein, wenn die Feder 51 am stärksten komprimiert ist, d.h. bei einem Winkel 34 von 0 Grad. Der mitnehmende Modus erfolgt für einen Winkel 34 im Bereich zwischen 180 Grad und 360 Grad (Fig. 6) und der gegenläufige Modus für einen Winkel 34 im Bereich zwischen 0 Grad und 180 Grad.
Die Druckfeder 51 ist an beiden Lagern 53, 55 unlösbar aufgehängt. Beispielsweise kann die Druckfeder 51 kann zwischen den beiden Lagern 53, 55 unter Druck vorgespannt angeordnet sein, d.h. die Druckfeder 51 ist auch in der Ruhestellung vorgespannt. Die Druckfeder 51 löst sich somit in keiner der Stellungen von einem der Lager 53, 55. Das erste Ende 52 dreht sich somit synchron mit der Antriebswelle 21 und das zweite Ende 54 dreht sich synchron mit der Abtriebswelle 22, auch wenn eine Drehzahl der Antriebswelle 21 größer als eine Drehzahl der Antriebswelle 21 ist. Die Lager 53, 55 sind vorzugsweise als Drehlager ausgebildet, welche jeweils um eine Achse 38, 40 parallel zu der Drehachse 23 drehbar sind, um die unterschiedlichen Drehzahlen auszugleichen ohne die Federn zu verbiegen.
Die Lager 53, 55 können jeweils eine Führung 56 aufweisen, in welchen die Enden 52, 54 geführt sind. Die Enden 52, 54 sind beispielsweise in Taschen eingesetzt oder auf Stifte aufgesteckt. Die Führungen 56 ermöglichen die Feder 51 auch ohne Vorspannung an den beiden Lagern 53, 55 unlösbar aufzuhängen. Beispielsweise kann die Feder 51 in einem Winkelbereich von 10 Grad vor und 10 Grad nach der Ruhestellung entspannt sein. Das Ende 52 bewegt sich in der Führung 56, ohne diese zu verlassen.
Fig. 7 und Fig. 8 zeigen eine weitere Ausgestaltung einer Drehmoment-geschaltenen Kupplung 60 für eine Handwerkzeugmaschine 1. Fig. 7 ist eine Darstellung eines Längsschnitts in der Ebene VII-VII parallel und versetzt zu der Drehachse 23 und Fig. 8 eine Darstellung eines Querschnitts in der Ebene VIII-VIII senkrecht zu der Drehachse 23.
Die Kupplung 60 hat eine hohle Welle 61 und eine in die hohle Welle 61 eingesetzte stabförmige Welle 62, welche beide koaxial zu der Drehachse 23 angeordnet sind. Die Kupplung 60 kann mit der hohlen Welle 61 antriebsseitig orientiert, d.h. mit dem Motor 5 gekoppelt, und mit der stabförmige Welle 62 abtriebsseitig orientiert, d.h. mit der Werkzeugaufnahme 2 gekoppelt, in der Handwerkzeugmaschine 1 angeordnet sein.
Eine Federeinrichtung 63 koppelt die hohle Welle 61 mit der stabförmigen Welle 62. Die Federeinrichtung 63 ist an einem ersten Ende 64 mittels eines ersten Drehlagers 65 an der hohlen Welle 61 und an einem zweiten Ende 66 mittels eines zweiten Drehlagers 67 an der stabförmigen Welle 62 angelegt. Ein Lagersitz 68 bzw. Drehachse 69 des ersten Drehlagers 65 ist exzentrisch, d.h. um einen ersten Abstand 70 versetzt, zu der Drehachse 23 angeordnet. Der Lagersitz 68 ist beispielsweise ein Stift. Ein Lagerkopf 71 ist um die Drehachse 69 drehbar auf dem Lagersitz 68 aufgesteckt. Die Drehachse 69 des Drehlagers 65 ist parallel zu der Drehachse 23. Das zweite Drehlager 67 hat einen Lagersitz 72, der an der stabförmigen Welle 62 befestigt ist. Auf dem Lagersitz 72 ist um eine Achse 74 drehbar gelagert ein Lagerkopf 75 befestigt. Die Achse 74 ist parallel und versetzt zu der Drehachse 23.
Die Federeinrichtung 63 verbindet kraftschlüssig die beiden Drehlager 65, 67. Die beispielhafte Federeinrichtung 63 hat zwei unter Druck vorgespannte Spiralfedern 76, deren ersten Enden 64 mit dem Lagerkopf 71 des ersten Drehlagers 65 und deren zweiten Ende 66 mit dem Lagerkopf 75 des zweiten Drehlagers 67 unlösbar verbunden sind. Die Spiralfedern 76 sind vorzugsweise in jeder Stellung, auch in Ruhestellung der Kupplung 60, vorgespannt.
Der erste radiale Abstand 70 ist größer als der zweite radiale Abstand 77, vorzugsweise um eine Länge der vollständig komprimierten Federeinrichtung 63 größer. Das zweite Lager 67 kann um die Drehachse 23 gedreht werden und dabei das erste Lager 65 passieren, ohne mit diesem in formschlüssigen Eingriff zu gelangen. Die Federeinrichtung 63 kann sich bei minimaler Annäherung der beiden Lager 65, 67 vorzugsweise parallel zu einer Verbindungslinie zwischen den beiden Lagern 65, 67 ausrichten.
Ohne angelegtes Drehmoment ist die Federeinrichtung 63 maximal gestreckt. Ein Winkel 34 zwischen den beiden Lagern 65, 67 bezogen auf die Drehachse 23 ist gleich 180 Grad (Ruhestellung).

Claims

Handwerkzeugmaschine mit
einer Werkzeugaufnahme,
einer Abtriebswelle (21), die mit der Werkzeugaufnahme (2) gekoppelt ist,
einem Motor (5), der mit einer Antriebswelle (22) gekoppelt ist, und
einer Kupplung (20, 50, 60), die eine Federeinrichtung (26, 51) aufweist, welche Antriebswelle (22) und Abtriebswelle (21) kraftschlüssig verbindet, wobei die Federeinrichtung (26, 51) an einem ersten Exzenter (29, 55) der Abtriebswelle (22) und an einem zweiten Exzenter (27, 53) der Antriebswelle (21) aufgehängt ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (22) koaxial zu der Antriebswelle (21) ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenter der Antriebswelle (21) ein antriebsseitiges Lager (27, 53) beinhaltet, an dem die Federeinrichtung (26, 51) unlösbar aufgehängt ist, wobei das antriebsseitige Lager (27, 53) um eine Achse (38) drehbar ist, die parallel zu einer Drehachse (23) der Antriebswelle (21) und versetzt zu der Drehachse (23) der Antriebswelle (21) ist und/oder
der Exzenter der Abtriebswelle (22) ein abtriebsseitiges Lager (27, 55) beinhaltet, an dem die Federeinrichtung (26, 51) unlösbar aufgehängt ist, wobei das abtriebsseitige Lager (27, 55) um eine Achse (40) drehbar ist, die parallel zu einer Drehachse (23) der Abtriebswelle (22) und versetzt zu der Drehachse (23) der Abtriebswelle (22) ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Ende (28, 52) der Federeinrichtung (26, 51) derart mit dem ersten Exzenter gekoppelt ist, dass eine Drehbewegung der Antriebswelle (21) und des ersten Endes (28, 51) synchron sind, und ein zweites Ende (30, 54) der Federeinrichtung (26, 51) derart mit dem zweiten Exzenter gekoppelt ist, dass eine Drehbewegung der Abtriebswelle (22) und des zweiten Endes (26, 51) synchron sind.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genau eine Federeinrichtung (26, 51) in jeder Stellung der Exzenter parallel zu einer Verbindungslinie von dem ersten Exzenter zu dem zweiten Exzenter ausgerichtet ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (63) zwei parallel angeordnete Spiralfedern (76) aufweist.
Betriebsverfahren einer Handwerkzeugmaschine, die eine Werkzeugaufnahme, eine mit der Werkzeugaufnahme (2) gekoppelte Abtriebswelle (22), einen Motor (5), eine mit dem Motor (5) gekoppelte Antriebswelle (21) und eine zwischen Antriebswelle (21) und Abtriebswelle (22) geschaltete Kupplung (20, 50, 60), wobei ein Motor (5) die Antriebswelle (21) in einem Drehsinn (41) dreht, die Kupplung (20, 50, 60) in einem ersten Modus ein Drehmoment von der Antriebswelle (21) auf die Abtriebswelle (22) überträgt, die Kupplung (20, 50, 60) in einem zweiten Modus auf die Abtriebswelle (22) ein zu dem Drehsinn (41) gegenläufiges Drehmoment ausübt, wobei die Kupplung (20, 50, 60) von dem ersten Modus in den zweiten Modus wechselt, wenn ein an die Antriebswelle (21) angelegtes Drehmoment ein kritisches Drehmoment überschreitet, und von dem zweiten Modus in den ersten Modus zurück wechselt, wenn der Motor (5) die Antriebswelle (21) um 180 Grad gegenüber der Abtriebswelle (22) weitergedreht hat.
Betriebsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (20, 50, 60) eine Federeinrichtung (26, 51, 63) aufweist, welche der Motor (5) im ersten Modus vorspannt und welche sich im zweiten Modus zum Ausüben eines entgegen dem Drehsinn wirkenden Drehmoments entspannt.