EP2585243A1

EP2585243A1 - Handwerkzeugmaschine

Info

Publication number: EP2585243A1
Application number: EP11716271.9A
Authority: EP
Inventors: Nils Braselmann; Juergen Gairing
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2013-05-01
Also published as: DE102010030376A1; CN102947036A; WO2011160871A1; RU2013102749A

Abstract

Eine Handwerkzeugmaschine (1) weist einen elektrischen Antriebsmotor (3) auf, dessen Rotorwelle (7) einen Kollektor (9) besitzt, wobei die Rotorwelle (7) mit einer Übertragungseinrichtung (4) zur Bewegungsübertragung der Rotorbewegung auf ein Werkzeug (5) verbunden ist. Des Weiteren ist ein in den Antriebsmotor (3) integriertes und benachbart zum Kollektor (9) angeordnetes Lüfterrad (12) zur Er eines Kühlluftstromes (13, 14) vorgesehen. Die Kopplung zwischen Rotorwelle (7) und Übertragungseinrichtung (4) erfolgt auf der Kollektorseite.

Description

Beschreibung

Titel

Handwerkzeugmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Handwerkzeugmaschine wie beispielsweise eine Stichsäge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Stand der Technik

Bekannt sind elektrisch angetriebene Handwerkzeugmaschinen wie beispielsweise Stichsägen, deren Antriebsmotor als Gleichstrommotor mit einem in das Motorgehäuse integrierten Lüfterrad ausgeführt ist. Das auf der Rotorwelle des Antriebsmotors aufsitzende Lüfterrad erzeugt einen Kühlluftstrom, der zur Kühlung des Antriebsmotors axial durch das Motorgehäuse geleitet und in der Regel über radiale Austrittsöffnungen wieder aus dem Motorgehäuse abgeführt wird.

Die Bewegungsübertragung vom Antriebsmotor auf das Werkzeug erfolgt mithilfe einer Übertragungseinrichtung, beispielsweise ein Getriebe, das im Betrieb der Handwerkzeugmaschine ebenfalls Wärme erzeugt, die mittels eines Kühlluftstromes abgeführt werden muss. Für einen optimalen Wärmeabtransport sind üblicherweise mehrere Lüfterräder erforderlich, wodurch jedoch die Stromaufnahme zunimmt, was sich insbesondere bei Akku-betriebenen Handwerkzeugmaschinen negativ auf die Laufzeit auswirkt.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Betrieb anstehende Wärme effizient und wirksam aus einer Handwerkzeugmaschine abzuführen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an. Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine kann zur spanenden Werkstückbearbeitung verwendet werden. Es handelt sich bei der Handwerkzeugmaschine beispielsweise um eine Stichsäge oder dergleichen. Die Handwerkzeug- maschine weist als Antrieb einen elektrischen Antriebsmotor auf, dessen Rotorwelle über eine Übertragungseinrichtung kinematisch mit dem anzutreibenden Werkzeug gekoppelt ist. Bei der Übertragungseinrichtung handelt es sich beispielsweise um ein Getriebe, wobei grundsätzlich auch andersartige Übertragungseinrichtungen wie Übertragungsriemen in Betracht kommen, die zum Bei- spiel bei Handhobelmaschinen eingesetzt werden.

Die Rotorwelle ist Träger eines Ankerpakets, dessen Spulen über einen Kommutator bestromt werden. Der Kommutator umfasst rotorseitig einen Kollektor, an dessen Mantelfläche Bürsten zur Stromübertragung anliegen.

Des Weiteren ist in den Antriebsmotor ein Lüfterrad integriert, welches auf der Rotorwelle aufsitzt und axial benachbart zum Kollektor angeordnet ist. Über das Lüfterrad wird ein Kühlluftstrom erzeugt, der zur Kühlung des Antriebsmotors dient. Über den Kühlluftstrom wird die Wärme des Antriebsmotors aus dem Mo- torgehäuse sowie im weiteren Verlauf aus dem Gehäuse der Handwerkzeugmaschine abgeleitet.

Bei der erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine ist der Antriebsmotor in der Weise innerhalb des Gehäuses der Handwerkzeugmaschine angeordnet, dass die Übertragungseinrichtung auf der Seite des Kollektors mit der Rotorwelle gekoppelt ist. Zu diesem Zweck ragt die Rotorwelle auf der Kollektorseite axial über den Kollektor und/oder eine Lagerung der Rotorwelle hinaus, wobei der überstehende Abschnitt der Rotorwelle zur Kopplung mit der Übertragungseinrichtung dient. Hierfür ist die Rotorwelle beispielsweise mit einem Ritzel versehen oder ei- ner Außenverzahnung, das bzw. die mit einem Bauteil der Übertragungseinrichtung kämmt.

Im Unterschied zu Ausführungen aus dem Stand der Technik befinden sich somit sowohl das Lüfterrad als auch der Rotorwellenabschnitt, welcher zur Ankopplung an die Übertragungseinrichtung dient, auf der dem Kollektor benachbarten Seite des elektrischen Antriebsmotors, wohingegen im Stand der Technik die Ankopp- lung an die Übertragungseinrichtung und das Lüfterrad auf gegenüberliegenden Seiten des Antriebsmotors angeordnet sind. Zweckmäßigerweise befindet sich bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Handwerkzeugmaschine das Lüfterrad axial auf der der freien Stirnseite des Kollektors abgewandten Seite, jedoch in unmittelbarer Nachbarschaft zum Kollektor.

Des Weiteren ist vorgesehen, dass im Motorgehäuse im Bereich des Lüfterrades eine Luftaustrittsöffnung angeordnet ist, über die der Kühlluftstrom aus dem Motorgehäuse austritt. Die Luftaustrittsöffnung im Motorgehäuse ist mit einem Ab- strömkanal verbunden, der zu einer Luftauslassöffnung im Gehäuse der Handwerkzeugmaschine führt. Auf diese Weise ist eine gezielte Strömungsführung der erwärmten Motorluft zur Ableitung aus dem Motorgehäuse sowie dem Gehäuse der Handwerkzeugmaschine gegeben.

Ein weiterer Vorteil liegt in der unmittelbaren Nachbarschaft von Lüfterrad und Übertragungseinrichtung. Auf diese Weise können Luftströme innerhalb des Gehäuses der Handwerkzeugmaschine erzeugt werden, über die sowohl der Antriebsmotor als auch das Getriebe gekühlt werden können. Der Kühlluftstrom kann zum einen axial durch das Motorgehäuse geleitet werden, wobei der Eintritt in das Motorgehäuse über eine oder über beide axiale Stirnseiten erfolgen kann. Zusätzlich oder alternativ kann ein Kühlluftstrom axial entlang der Außenseite des Motorgehäuses, also in einem Bereich zwischen Motorgehäuse-Mantelfläche und Innenwand des Gehäuses der Handwerkzeugmaschine entlanggeführt werden. In beiden Fällen entstehen Luftströme bzw. Teilluftströme, welche zusätzlich auch zumindest teilweise auch entlang der Übertragungseinrichtung geführt sind und somit zur Kühlung der Übertragungseinrichtung beitragen.

Das Einströmen der Kühlluft in das Gehäuse der Handwerkzeugmaschine erfolgt über mindestens eine Lufteinströmöffnung im Gehäuse, die entweder benachbart zur ersten axialen Stirnseite des Antriebsmotors und/oder benachbart zur gegenüberliegenden, zweiten axialen Stirnseite des Antriebsmotors angeordnet ist. Darüber hinaus bzw. alternativ kann die Einströmöffnung aber auch an weiteren Stellen des Gehäuses platziert sein. Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Einströmöffnung ausschließlich im Bereich der axialen Stirnseite des Antriebsmotors in das Gehäuse eingebracht ist, welche der Übertragungseinrichtung abgewandt ist. Die eingesaugte Kühlluft strömt zweckmäßigerweise mit einem ersten Teilluftstrom axial in das Motorgehäuse ein und durchquert das Motorgehäuse bis zum radialen Austritt über die Luftaustrittsöffnung, welche in das Motorgehäuse im Bereich des Lüfterrades eingebracht ist. Ein zweiter Teilstrom der Kühlluft streicht entlang der Außenseite des Motorgehäuses axial bis zur gegenüberliegenden Stirnseite und tritt dort axial in Gegenrichtung in das Motorgehäuse bis zum Erreichen des Lüfterrades ein und wird gleichfalls über die Luftaustrittsöffnung im Motorgehäuse radial in den Abströmkanal abgeleitet. Auf diese Weise findet sowohl eine Kühlung der Wandung des Motorgehäuses auf der Innenseite als auch auf der Außenseite statt. Der an der Außenseite entlanggeführte Teilluftstrom erreicht außerdem die Übertragungseinrichtung, die somit zumindest teilweise ebenfalls von dem betreffenden Teilluftstrom gekühlt wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind Einströmöffnungen im Bereich beider axialer Stirnseiten des Motorgehäuses in das Gehäuse der Handwerkzeugmaschine eingebracht. Dementsprechend wird von außen über beide Einströmöffnungen Frischluft angesaugt, die über jede der axial gegenüberliegenden Stirnseiten in das Innere des Motorgehäuses bis zum Lüfterrad eingeleitet wird, von wo die radiale Ableitung über die Luftaustrittsöffnung im Motorgehäuse in Richtung Abströmkanal erfolgt. Die über die Einströmöffnung, die der Übertragungseinrichtung benachbart ist, angesaugte Frischluft sorgt auch in dieser Ausführung zumindest für eine teilweise Kühlung der Übertragungseinrichtung.

Gegebenenfalls wird auch in der Ausführungsvariante mit Einströmöffnungen im Bereich beider axial gegenüberliegender Stirnseiten des Antriebsmotors ein Teilluftstrom generiert, welcher entlang der Außenseite des Motorgehäuses geführt ist.

Es kann zweckmäßig sein, dass die Luftaustrittsöffnung im Motorgehäuse von einem Ringkanal umschlossen ist, der sich in Umfangsrichtung zumindest teilweise um das Motorgehäuse erstreckt und der mit dem Abströmkanal verbunden ist. Über den Ringkanal können mehrere, in Umfangsrichtung verteilte Luftaustrittsöffnungen im Motorgehäuse mit dem Abströmkanal verbunden werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass der Abströmkanal, welcher die Luftaustrittsöffnung im Motorgehäuse mit der Luftauslassöffnung im Gehäuse der Handwerkzeugmaschine verbindet, in Richtung des Arbeitsfeldes der Handwerkzeugmaschine geführt ist. Die Luftströmung in dem Abströmkanal dient in dieser Ausführung als Blasluft, die auf den Arbeitsbereich gerichtet ist und anfallende Späne aus dem Arbeitsbereich wegbläst. Der Vorteil dieser Ausführung liegt zusätzlich zum frei geblasenen Arbeitsfeld in dem kurzen Weg, den die erwärmte Motorluft zwischen der Luftaustrittsöffnung im Motorgehäuse und der Luftauslassöffnung im Gehäuse der Handwerkzeugmaschine zu- rückzulegen hat.

Grundsätzlich möglich ist aber auch eine Ableitung der erwärmten Luft über eine andere Stelle im Gehäuse, wobei in diesem Fall der Abströmkanal nicht in den Bereich des Arbeitsfeldes, sondern mit Abstand zum Arbeitsfeld in die Luftaus- lassöffnung im Gehäuse mündet.

Insgesamt ergibt sich durch die erfindungsgemäße Ausführung der Handwerkzeugmaschine eine effiziente Luftkühlung des Antriebsmotors sowie, zumindest in der Ausführung mit auf den Arbeitsbereich gerichtetem Abströmkanal, ein sau- beres Arbeitsfeld. Aufgrund der verbesserten Effizienz ist grundsätzlich ein einziges Lüfterrad, welches in das Motorgehäuse des Antriebsmotors integriert ist, für die Erzeugung der erforderlichen Kühlluftströme ausreichend. Dadurch sinkt gegenüber Ausführungen mit mehreren Lüfterrädern die Stromaufnahme, so dass bei Akku-betriebenen Handwerkzeugmaschinen eine höhere Standzeit gegeben ist. Außerdem ist der Platzbedarf im Gehäuse reduziert.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen: Fig. 1 in Seitenansicht eine als Stichsäge ausgeführte Handwerkzeugmaschine mit elektromotorischem Antrieb,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung der Bereich II aus Fig. 1 ,

Fig. 3 eine Ausführungsvariante der Handwerkzeugmaschine. In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In den Fig. 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektrisch angetriebenen Handwerkzeugmaschine 1 dargestellt, welche als Stichsäge ausgeführt ist. Die Handwerkzeugmaschine 1 weist in einem Gehäuse 2 einen elektrischen

Antriebsmotor 3 auf, der insbesondere als Gleichstrommotor ausgeführt ist. Die Rotorwelle 7 des elektrischen Antriebsmotors 3 ist mit einem Getriebe 4 gekoppelt, welches über eine Werkzeughalterung 8 ein Werkzeug - im Ausführungsbeispiel ein Sägeblatt - antreibt.

An der Unterseite des Gehäuses 2 befindet sich eine Fußplatte 6, die bei der Werkstückbearbeitung auf der Oberseite des Werkstückes aufliegt. Das Sägeblatt 5 ist durch eine Ausnehmung in der Fußplatte 6 hindurchgeführt und führt im Betrieb eine vertikale Auf- und Abbewegung aus.

Wie der vergrößerten Darstellung gemäß Fig. 2 zu entnehmen, weist der Antriebsmotor 3 einen Kollektor 9 auf, der von dem Motorgehäuse 10 des Antriebsmotors überdeckt ist. Der mit der Rotorwelle 7 verbundene Kollektor 9 ist Teil eines Kommutators zur Bestromung der Spulen des Ankers, welcher auf der Rotorwelle 7 aufsitzt, wobei der Kommutator auch gehäusefeste Bürsten um- fasst, die zur Stromübertragung auf der Mantelfläche des Kollektors 9 aufliegen. Der Kollektor 9 befindet sich im Antriebsmotor 3 auf der dem Getriebe 4 zugewandten Seite. An dieser Seite ist die Rotorwelle 7 axial verlängert ausgeführt und ragt über das Motorgehäuse 10 hinaus, wobei die Kopplung mit dem Getrie- be 4 an einem Abschnitt des herausragenden Teils der Rotorwelle 7 erfolgt. Die

Rotorwelle 7 weist hierfür beispielsweise ein Ritzel auf, welches mit einem Zahnrad des Getriebes 4 kämmt.

In das Motorgehäuse 10 des elektrischen Antriebsmotors 3 ist eine Luftaustritts- Öffnung 1 1 eingebracht, welche axial in Höhe eines in den Antriebsmotor integrierten Luftrades 12 angeordnet ist. Das Lüfterrad 12 ist drehfest mit der Rotorwelle 7 verbunden und erzeugt Kühlluftströme 13a, 13b und 14 zur Kühlung insbesondere des elektrischen Antriebsmotors 3 sowie zumindest teilweise auch des Getriebes 4. In das Motorgehäuse 10 können über den Umfang verteilt meh- rere Luftaustrittsöffnungen 1 1 eingebracht sein, über die der von dem Lüfterrad

12 erzeugte Kühlluftstrom radial austritt. Die Luftaustrittsöffnung 1 1 bzw. die Luftaustrittsöffnungen sind von einem Ringkanal 15 umschlossen, der mit einem Abströmkanal 16 verbunden ist, welcher auf der dem Antriebsmotor 3 abgewandten Seite über eine Luftauslassöffnung 19 im Gehäuse in einen Bereich des Arbeitsfeldes 1 mit dem Werkzeug 5 mündet.

In das Gehäuse 2 der Handwerkzeugmaschine sind erste, schlitzförmige Lufteinströmöffnungen 18 eingebracht, über die von außen ein erster Kühlluftstrom 13a in das Gehäuseinnere zur Kühlung des Antriebsmotors 3 geführt wird. Die Luft- einströmöffnungen 18 befinden sich benachbart zu der dem Getriebe 4 gegenüberliegenden Stirnseite des Antriebsmotors 3. Im Betrieb des Motors wird beim Umlaufen des Lüfterrades 12 Kühlluft von außen durch die Einströmöffnungen 18 angesaugt und als Kühlluftstrom 13a in das Innere des Motorgehäuses 10 geleitet, der axial bis zur Luftaustrittsöffnung 1 1 durch das Motorgehäuse geführt wird. Ein zweiter Kühlluftstrom 13b wird von den Lufteinströmöffnungen 18 axial entlang der Außenseite des Motorgehäuses 10 bis zu der dem Getriebe 4 zugewandten Stirnseite geführt, an der der zweite Kühlluftstrom 13b axial in das Innere des Motorgehäuses 10 bis zum Erreichen des Lüfterrades 12 geleitet wird. Der erste Kühlluftstrom 13a kühlt den Antriebsmotor 3, der zweite Kühlluftstrom 13b kühlt zunächst den Antriebsmotor 3 und anschließend, mit dem Erreichen der

Stirnseite, auch das Getriebe 4.

Beide Kühlluftströme 13a, 13b werden über die Luftaustrittsöffnung 1 1 aus dem Motorgehäuse 10 in den Ringkanal 15 und weiter in den Abströmkanal 16 gemäß den Pfeilen 14 abgeleitet. Der Kühlluftstrom mündet als Blasluftstrom in den Bereich des Arbeitsfeldes 10 und bläst während der Werkstückbearbeitung angefallene Späne aus dem Arbeitsfeld 17 weg. Die Luftauslassöffnung 19 des Abströmkanals 16 bildet hierbei die Mündungsöffnung im Gehäuse 2, die dem Arbeitsfeld 17 zugewandt ist.

Die in Fig. 3 dargestellte Handwerkzeugmaschine 1 entspricht weitgehend derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 und 2, so dass insoweit auf die obige Beschreibung verwiesen wird. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist jedoch die Handwerkzeugmaschine gemäß Fig. 3 zusätzli- che, zweite Lufteinströmöffnungen 20 auf, welche in das Gehäuse 2 der Handwerkzeugmaschine im Bereich zwischen dem Getriebe 4 und der zugewandten Stirnseite des Motorgehäuses 10 des Antriebsmotors 3 angeordnet sind. Über die zweiten Lufteinströmöffnungen 20 strömt ein Kühlluftstrom 13c in das Gehäuseinnere und von dort über die zugewandte Stirnseite axial in das Innere des Motorgehäuses 10. Im Bereich des Lüfterrades 12 vereinigt sich der erste Kühlluftstrom 13a, der über die ersten Lufteinströmöffnungen 18 axial eintritt, mit dem zweiten Kühlluftstrom 13c, der über die zweiten Lufteinströmöffnungen 20 axial eingeleitet wird. Die erwärmte Luft wird gemäß den Luftströmen 14 radial über die Luftaustrittsöffnung 1 1 im Motorgehäuse 10 abgeführt und über den Ringkanal 15 sowie den Abströmkanal 16 zum Arbeitsfeld 17 der Handwerkzeugmaschine geleitet.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 erfolgt die Kühlung des Antriebsmotors 3 über die in das Motorgehäuse 10 eingeführten Kühlluftströme 13a und 13b. Dies ist grundsätzlich für die Kühlung ausreichend; gegebenenfalls erfolgt aber auch noch eine weitere Kühlung über einen an der Außenseite des Motorgehäuses 10 axial entlanggeführten Kühlluftstrom, welcher beispielsweise über die ersten Lufteinströmöffnungen 18 in das Gehäuseinnere eingesogen wird und sich mit dem zweiten Kühlluftstrom 13c vereinigt.

Claims

Ansprüche

1 . Handwerkzeugmaschine, insbesondere Stichsäge, mit einem elektrischen Antriebsmotor (3), dessen Rotorwelle (7) einen Kollektor (9) aufweist, und mit einer mit der Rotorwelle (7) verbundenen Übertragungseinrichtung (4) zur Bewegungsübertragung der Rotorbewegung auf ein Werkzeug (5), mit mindestens einem in den Antriebsmotor (3) integrierten, benachbart zum Kollektor (9) angeordneten Lüfterrad (12) zur Erzeugung eines Kühlluftstroms (13a, 13b, 13c, 14), dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (7) auf der Kollektorseite axial über den Kollektor (9) und/oder eine Lagerung der Rotorwelle (7) hinausragt und mit der Übertragungseinrichtung (4) gekoppelt ist und dass mindestens eine Luftaustrittsöffnung (1 1 ) im Motorgehäuse (10) im Bereich des Lüfterrads (12), über die der Kühlluftstrom (13a, 13b, 13c, 14) bzw. ein Teilkühlluftstrom aus dem Motorgehäuse (2) austritt, in mindestens einen Abströmkanal (16) mündet, der zu mindestens einer Luftauslassöffnung (19) im Gehäuse (2) der Handwerkzeugmaschine (1 ) führt.

2. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abströmkanal (16) zum Arbeitsfeld (17) der Handwerkzeugmaschine (1 ) geführt ist.

3. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlluftstrom (13a) an der dem Kollektor (9) abgewandten Stirnseite axial in das Motorgehäuse (10) einzuführen ist.

4. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlluftstrom (13c) an der dem Kollektor (9) zugewandten Stirnseite axial in das Motorgehäuse (10) einzuführen ist.

5. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlluftstrom (13b) an der Außenseite des Motorgehäuses (10) axial entlang geführt ist.

6. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der dem Kollektor (9) abgewandten Seite eine Lufteinströmöffnung (18) in das Gehäuse (2) der Handwerkzeugmaschine (1 ) eingebracht ist.

7. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der dem Kollektor (9) zugewandten Seite eine Lufteinströmöffnung (20) in das Gehäuse (2) der Handwerkzeugmaschine (1 ) eingebracht ist.

8. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinrichtung zur Bewegungsübertragung von der Rotorwelle (7) zum Werkzeug (5) als ein Getriebe (4) ausgeführt ist.

9. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftaustrittsöffnung (1 1 ) im Motorgehäuse (10) von einem Ringkanal (15) umschlossen ist, der mit dem Abströmkanal (16) verbunden ist.