EP2621685A1

EP2621685A1 - Handwerkzeug mit einem als griffteil eingerichteten gehäuse

Info

Publication number: EP2621685A1
Application number: EP11761376.0A
Authority: EP
Inventors: Jan Sitzler; Dieter Kaiser
Original assignee: Schmid and Wezel GmbH and Co
Current assignee: Schmid and Wezel GmbH and Co
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2031-09-27
Also published as: DE202010013938U1; SI2621685T1; ES2573129T3; EP2621685B1; EP2621685B8; WO2012049017A1; PL2621685T3

Abstract

Vorgestellt wird ein Handwerkzeug (10) mit einem als Griffteil zur Handhabung eingerichteten Gehäuse (12) und einem in dem Gehäuse (12) drehbar gelagerten Rotor (32), der drehfest mit einer Werkzeugaufnahme (14) gekoppelt und dazu eingerichtet ist, durch eine Zufuhr von Druckluft angetrieben zu werden. Das Handwerkzeug zeichnet sich dadurch aus, dass das Handwerkzeug (10) wenigstens zwei untereinander gleiche Radialturbinen (46, 48) aufweist, die axial hintereinander und auf einem Teil der Rotors (32) angeordnet sind, der innerhalb des als Griffteil eingerichteten Gehäuses (12) in axialer Richtung etwa in der Mitte des Gehäuses (12) liegt, und dass das Gehäuse (12) an einem ersten, der Werkzeugaufnahme (14) zugewandten Ende (15) kreisrund ist und dort einen ersten, vergleichsweise kleineren Durchmesser aufweist, dass es an einem zweiten, der Werkzeugaufnahme (14) gegenüberliegenden Ende (20) kreisrund ist und dort einen zweiten, vergleichsweise größeren Durchmesser aufweist, dass es sich von seinem ersten Ende (15) ausgehend und auf das zweite Ende (20) hin zulaufend zunächst verjüngt, wobei sein Querschnitt von der Kreisform in eine erste abgerundete Dreiecksform übergeht, dass es sich von seinem zweiten Ende (20) ausgehend und auf das erste Ende (15) hin zulaufend zunächst verjüngt, wobei sein Querschnitt von der Kreisform in eine zweite abgerundete Dreiecksform übergeht, deren Querschnittsfläche bei weiterem Zulaufen auf das erste Ende (15) zunächst geringfügig größer und dann kontinuierlich kleiner wird, um bei noch weiterem Zulaufen auf das erste Ende (15) die durch die erste Dreiecksform gebildete Oberfläche zur durchdringen, und dass die erste Dreiecksform gegenüber der zweiten Dreiecksform um 60° verdreht ist.

Description

Handwerkzeug mit einem als Griffteil eingerichteten Gehäuse
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Handwerkzeug mit einem als Griffteil zur Handhabung eingerichteten Gehäuse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solches Handwerkzeug ist aus der DE 201 03 600 U1 bekannt und weist einen in dem Gehäuse drehbar gelagerten Rotor auf, der drehfest mit einer Werkzeugaufnahme gekoppelt und dazu eingerichtet ist, durch eine Zufuhr von Druckluft angetrieben zu werden.
Der Rotor ist Teil einer Radialturbine, die einen vergleichsweise großen Radius besitzt und die an einem der Werkzeugaufnahme abgewandten Ende des Gehäuses in dem Gehäuse angeordnet ist. Die Werkzeugaufnahme ragt aus einem vorderen Ende des Handwerkzeugs heraus und ist im vorderen Ende drehbar gelagert.
Das Gehäuse besitzt im Wesentlichen kreisrunde Querschnitte, deren Durchmesser über der Länge des Gehäuses variieren. Von der Werkzeugaufnahme ausgehend steigt der Gehäusedurchmesser zunächst an, um im Inneren des Gehäuses ausreichend Platz für die genannte Lagerung bereitzustellen. An den die Lagerung umgebenden Gehäuseteil schließt sich ein mittlerer Gehäuseteil mit einem konstanten Durchmesser an. Dieser Durchmesser ist kleiner als der Gehäusedurchmesser im Bereich der vorderen Lagerung. Hinter den mittleren Bereich steigt der Durchmesser des Gehäusequerschnitts wieder an, um im Inneren ausreichend Platz für die Radialturbine bereitzustellen.
Die Radialturbine ist vergleichsweise groß und erfordert daher einen entsprechend großen Gehäusedurchmesser. Der Durchmesser ist insbesondere so groß, dass dieser Gehäuseabschnitt nicht besonders gut als Griffteil für eine manuelle Handhabung des bekannten Handwerkzeugs geeignet ist. Er ist auch größer als der Durchmesser des Gehäuses im Bereich der vorderen Lagerung. Aus diesem Grund ist dieser Gehäuseabschnitt mit der Radialturbine hinter dem mittleren Griffteil angeordnet, das sich demnach zwischen der Werkzeugaufnahme und der Radialturbine erstreckt. Dies erschwert die Handhabung des bekannten Handwerkzeugs, da der vergleichsweise dicke Gehäuseabschnitt mit der Radialturbine mit einem vergleichsweise großen Hebelarm an der Werkzeugspitze angreift, was das bekannte Handwerkzeug gewissermaßen kopflastig macht.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Handwerkzeugs der eingangs genannten Art, das sich durch eine verbesserte Handhabbarkeit auszeichnet.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Im Vergleich mit dem eingangs genannten bekannten Handwerkzeug zeichnet sich das erfindungsgemäße Handwerkzeug dadurch aus, dass es wenigstens zwei untereinander gleiche Radialturbinen aufweist, die axial hintereinander und auf einem Teil der Rotors angeordnet sind, der innerhalb des als Griffteil eingerichteten Gehäuses in axialer Richtung etwa in der Mitte des Gehäuses liegt, und dass das Gehäuse an einem ersten, einer Werkzeugaufnahme zugewandten Ende kreisrund ist und dort einen ersten, vergleichsweise kleineren Durchmesser aufweist, dass es an einem zweiten, der Werkzeugaufnahme gegenüberliegenden Ende kreisrund ist und dort einen zweiten, vergleichsweise größeren Durchmesser aufweist, dass es sich von seinem ersten Ende ausgehend und auf das zweite Ende hin zulaufend zunächst verjüngt, wobei sein Querschnitt von der Kreisform in eine erste abgerundete Dreiecksform übergeht, dass es sich von seinem zweiten Ende ausgehend und auf das erste Ende hin zulaufend zunächst verjüngt, wobei sein Querschnitt von der Kreisform in eine zweite abgerundete Dreiecksform übergeht, deren Querschnittsfläche bei weiterem Zulaufen auf das erste Ende zunächst geringfügig größer und dann kontinuierlich kleiner wird, um bei noch weiterem Zulaufen auf das erste Ende die durch die erste Dreiecksform gebildete Oberfläche zur durchdringen, und dass die erste Dreiecksform gegenüber der zweiten Dreiecksform um 60° verdreht ist.
Dadurch, dass wenigstens zwei untereinander gleiche Radialturbinen verwendet werden, kann deren Durchmesser kleiner gewählt werden als der Durchmesser einer einzelnen Turbine, wie sie bei dem bekannten Handwerkzeug verwendet wird. Das Gehäuse kann dann insbesondere schlanker gestaltet werden. Die Möglichkeit, den Radius zu verkleinern, ergibt sich dabei daraus, dass jede einzelne der beiden kleineren Radialturbinen nur in etwa die Hälfte des Drehmoments erzeugen muss, das bei dem bekannten Handwerkzeug durch dessen einzelne und alleinige Radialturbine erzeugt wird. Entsprechendes gilt, wenn mehr als n = 2 untereinander gleiche Radialturbinen verwendet werden.
Die Verkleinerung des Radius der Turbine erlaubt eine Anordnung des Antriebs in dem in axialer Richtung mittleren Bereich des als Griffteil eingerichteten Gehäuses. Dadurch wird die kopflastige Anordnung des Antriebs und eines eine große Einzelturbine umgebenden und entsprechend großen und schweren Gehäuses vermieden. Der mittlere Teil des Gehäuses wird mehrfach genutzt, nämlich als Gehäuse für die wenigstens zwei Turbinen und als Griffteil. Durch diese Mehrfachnutzung kann das Gehäuse insgesamt kürzer ausfallen, was für die Handhabung vorteilhaft ist. Dieser Vorteil ergibt sich daraus, dass das Werkzeug selbst als Hebel wirkt, mit dem das Eigengewicht des Druckluftschlauches am Druckanschluss zieht. Dabei bildet das in die Werkzeugaufnahme 14 eingespannte Werkzeug gewissermaßen den Punkt, an dem der Hebel angreift. Je kürzer das Werkzeug ist, desto kürzer ist der Hebel und desto geringer sind die von dem Eigengewicht des Druckluftschlauches ausgehenden Störungen.
Durch die übrigen Merkmale des Anspruchs 1 wird ein Gehäuse definiert, dessen ergonomische Form und dessen Abmessungen zum einen eine Handhabung des Handwerkzeugs in einer Stifthaltung erlauben und die darüber hinaus eine Handhabung erlauben, bei der das Handwerkzeug zwischen der Handfläche und den vier Fingern einer Hand liegt und wobei der Daumen der Hand ergonomisch günstig den vorderen Bereich des Gehäuses gegen den Zeigefinger drückt. Gerade diese Handhabung wäre bei dem bekannten Handwerkzeug ergonomisch eher ungünstig, da dessen großer Turbinenradius hier stören würde.
In der Summe ergibt sich durch diese Merkmale eine wesentlich verbesserte Handhabbarkeit.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigen, jeweils in schematischer Form:
Figur 1 eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Handwerkzeugs;
Figur 2 eine Seitenansicht eines Gehäuses des Handwerkzeugs zusammen mit acht Gehäusequerschnitten;
Figur 3 einen Längsschnitt durch das Handwerkzeug 10;
Figur 4 eine perspektivische Darstellung einer Steuerhülse;
Figur 5 eine Draufsicht auf das vordere Ende der Steuerhülse;
Figur 6 einen Längsschnitt durch die Steuerhülse;
Figur 7 einen Querschnitt durch die Steuerhülse;
Figur 8 eine Ausgestaltung einer Bremse;
Figur 9 eine andere Ansicht des Gegenstands der Fig. 8; und Figur 10 Verstellweg-Drehwinkel-Kennlinien der Steuerhülse.
Im Einzelnen zeigt die Figur 1 eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Handwerkzeugs 10. Das Handwerkzeug 10 weist ein als Griffteil ausgestaltetes Gehäuse 12 auf, aus dessen vorderem Ende eine Werkzeugaufnahme 14 herausragt. Die Werkzeugaufnahme 14 ist drehfest mit einem Rotor verbunden, der im Gehäuse 12 drehbar gelagert ist und durch ein Druckfluid antreibbar ist. Als Druckfluid kommt insbesondere Druckluft in Frage. Die Druckluft wird dem Handwerkzeug 10 über ein Anschlussteil 16 zugeführt, das ein Ventil zum Steuern der Druckluftzufuhr aufweist. Die Betätigung des Ventils erfolgt über eine drehbare Steuerhülse 18, die an einem hinteren Ende 20 des Gehäuses 12 zwischen dem Gehäuse 12 und dem Anschlussteil 16 angeordnet ist. Die Steuerhülse 18 weist ein vorderes Ende 22 und ein hinteres Ende 24 auf.
Figur 2 zeigt eine Seitenansicht des Gehäuses 12 zusammen mit acht Querschnitten A-A bis H-H. Das Gehäuse 12 ist an seiner der Werkzeugaufnahme 14 zugewandten ersten Seite 15 kreisrund und auch an seinem der Werkzeugaufnahme 14 gegenüberliegenden zweiten Ende 20 kreisrund.
Der Schnitt A-A stellt den Querschnitt des ersten Endes 15 dar, und der Schnitt H-H stellt den Querschnitt des zweiten Endes 20 dar. Der Durchmesser des Gehäuses 12 an dem zweiten Ende 20 ist größer als der Durchmesser des Gehäuses 12 an seinem ersten Ende 15. In einer bevorzugten Ausgestaltung beträgt der Durchmesser des Gehäuses an seinem ersten Ende 15 20 mm bis 25 mm und an seinem zweiten Ende 20 25 mm bis 35 mm bei einer Länge des Gehäuses 12 von 80 mm bis 120 mm.
Von seinem ersten Ende 15 ausgehend und auf das zweite Ende 20 zulaufend verjüngt sich das Gehäuse 12 zunächst. Dies ist aus dem Übergang vom Schnitt A-A zum Schnitt B-B in der Seitenansicht des Gehäuses 12 in der Figur 2 ersichtlich. Der Querschnitt B-B zeigt, dass die Form des Querschnitts dabei von einer Kreisform in eine erste, stark abgerundete Dreiecksform übergeht. Die mit h gekennzeichneten Punkte am Umfang des Querschnitts B-B entsprechen dabei den vergleichsweise weiter vom Mittelpunkt M entfernten Ecken, während die mit t gekennzeichneten Punkte am Umfang den vergleichsweise näher am Mittelpunkt M liegenden Punkten zwischen den Ecken entsprechen. Die Punkte t halbieren jeweils die zwischen zwei Eckpunkten h liegende Kante des abgerundeten Dreiecks.
Von seinem zweiten Ende 20 ausgehend und auf das erste Ende 15 hin zulaufend verjüngt sich der Querschnitt des Gehäuses 12 und geht dabei in eine abgerundete Kreisform über, wie sie im Schnitt G-G und, etwas ausgeprägter, im Schnitt F-F dargestellt ist. Auch hier sind die vergleichsweise weit von dem Mittelpunkt auf der Längsachse 86 des Handwerkzeugs 10 entfernten Punkte am Umfang des Querschnitts F-F mit h gekennzeichnet, während die vergleichsweise am nächsten am Mittelpunkt M liegenden Punkte des Umfangs des Querschnitts F-F mit t bezeichnet sind. Die Punkte h repräsentieren die Ecken des abgerundeten Dreiecksprofils. Die Punkte t halbieren jeweils die zwischen zwei Eckpunkten h liegende Kante des abgerundeten Dreiecks.
Bei weiterem, vom Querschnitt F-F auf das erste Ende 15 hin erfolgenden Zulaufen wird die Querschnittsfläche der abgerundeten zweiten Dreiecksform zunächst wieder geringfügig größer oder bleibt zumindest gleich groß. In der Figur 2 ergibt sich das aus einem Vergleich der im Rahmen der Zeichengenauigkeit praktisch identischen Querschnitte F-F und E-E.
Beim weiteren Zulaufen auf das erste Ende 15 hin wird die Querschnittsfläche der abgerundeten zweiten Dreiecksform dann kontinuierlich kleiner, wie es in der Figur 2 durch den Übergang vom Querschnitt E-E auf den Querschnitt D-D verdeutlicht wird.
Die kontinuierliche Verkleinerung des Querschnitts der zweiten Dreiecksform hält auch über den Querschnitt D-D hinaus an, so dass die zweite Dreiecksform bei noch weiterem Zulaufen auf das erste Ende 15 hin die erste Dreiecksform (vgl. Schnitt B-B) durchdringt. Durch die Durchdringung ergibt sich eine Durchdringungslinie 17, an der die beiden abgerundeten Dreiecksformen ineinander übergehen. Der Querschnitt C-C liegt im Bereich dieser Durchdringung und besitzt den Querschnitt eines abgerundeten Sechsecks. Diese Form ergibt sich daraus, dass die erste Dreiecksform gegenüber der zweiten Dreiecksform um 60° verdreht ist. Dabei bezieht sich die Angabe dieses Drehwinkels auf die Längsachse 86 als Drehachse, beziehungsweise auf den Mittelpunkt M als Drehpunkt. Die Linie 19 markiert einen erhöhten Bereich, in dem insbesondere die Eckpunkte der abgerundeten Dreiecksformen liegen.
Durch diese Form des Gehäuses ist das Handwerkzeug 10 dazu geeignet, in einer Hand gehalten zu werden, wobei das vordere Ende insbesondere wie ein Schreibstift gehalten werden kann. Dadurch wird ein sehr feines Arbeiten mit dem Handwerkzeug 10 ermöglicht.
Im Folgenden wird unter Bezug auf die Figur 3 eine Ausgestaltung eines inneren Aufbaus des Handwerkezuges 10 erläutert, der die hier vorgestellte schlanke Gehäuseform ermöglicht.
Figur 3 zeigt einen Längsschnitt durch das Handwerkzeug 10. In der dargestellten Ausgestaltung weist das Gehäuse 12 eine innere Hülse 28 und eine äußere Hülse 30 auf, die passgenau ineinander gefügt und fest miteinander verbunden sind. Die innere Hülse 28 besteht bevorzugt aus Metall, insbesondere einem Leichtmetall wie Aluminium und verleiht dem Gehäuse 12 die erforderliche Festigkeit. Die äußere Hülse 30 besteht bevorzugt aus einem im Vergleich zum Metall der inneren Hülse 28 schlechter Wärme leitenden Kunststoff.
Dies hat den Vorteil, dass die beim Entspannen der Druckluft im Handwerkzeug 10 auftretenden Abkühlung bei der manuellen Handhabung nicht zu einer störenden Abkühlung der Grifffläche der äußeren Hülse 30 führt. Dies wird bei der Handhabung als Vorteil empfunden.
Die Ausführung der inneren Hülse aus Leichtmetall hält das Gewicht des Handwerkzeugs 10 niedrig, was ebenfalls zu einer guten Handhabbarkeit und zu einem ermüdungsfreien Arbeiten, insbesondere bei feinen Arbeiten beiträgt und daher bei der Handhabung ebenfalls als Vorteil empfunden wird.
In der inneren Hülse 28 ist ein Rotor 32 drehbar in Lagern 34, 36 gelagert. Der Rotor 32 ist an seinem Ende, das aus dem vorderen Ende 15 des Gehäuses 12 herausragt, drehfest mit einer Werkzeugaufnahme 14 verbunden. Die Werkzeugaufnahme ist in einer Ausgestaltung eine Spannzange 38, die über eine Zangenspindel 40 mit dem Rotor 32 verbunden ist. Das andere Ende des Rotors 32 ist als hohle Spindel 42 ausgestaltet, deren zentraler Hohlraum 44 bei geöffnetem Druckluftventil 45 und an das Anschlussteil 16 angeschlossener Druckluftversorgung pneumatisch mit der Druckluftversorgung verbunden ist.
Auf einer Außenfläche der Spindel 42 sind bevorzugt n untereinander gleiche Radialturbinenmodule 46, 48, 50, 52 angeordnet, wobei n größer oder gleich zwei oder prinzipiell jede beliebige Zahl größer als 1 sein kann. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist n kleiner oder gleich acht. Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung mit n = 4 Radialturbinen. Durch die Hintereinanderanordnung von n Radialturbinen, die einen vergleichsweise kleinen Durchmesser besitzen, kann das gleiche Drehmoment erzeugt werden, wie durch eine einzige Radialturbine, die einen vergleichsweise großen Durchmesser besitzt. Ein Handwerkzeug mit einer einzigen Radialturbine mit einem vergleichsweise großen Durchmesser ist aus der eingangsgenannten DE 201 03 600 U1 bekannt.
Die bevorzugte Hintereinanderanordnung erlaubt es, das Gehäuse 12 wesentlich schlanker auszuführen, als dies beim Gegenstand der DE 201 03 600 U1 der Fall ist.
Die Hintereinanderschaltung verbessert damit insbesondere die Handhabbarkeit und entfaltet insbesondere zusammen mit den das Gehäuse 12 betreffenden Merkmalen des Anspruchs 1 eine kombinatorische Wirkung in Bezug auf die angestrebte Verbesserung der Handhabbarkeit.
Weitere Verbesserungen der Handhabbarkeit ergeben sich durch eine besondere Ausgestaltung der Steuerhülse 18. Vor einer Erläuterung der Steuerhülse 18 werden zunächst weitere Elemente des Antriebs des Handwerkzeugs beschrieben.
Die Radialturbinen 46, 48, 50, 52 werden über in axialer Richtung längs der Spindel 42 versetzte Öffnungen 54, 56, 58, 60 aus dem Hohlraum 44 der Spindel 42 von innen mit Druckluft angeströmt. Dabei sind bevorzugt für jedes Modul der Radialturbine drei Öffnungen vorgesehen, die gleichmäßig über den Umfang des Abschnitts der Spindel 42 verteilt sind, der innerhalb des betreffenden Radialturbinenmoduls liegt. Nach dem Durchströmen der Radialturbinen entweicht die entspannte Luft radial nach außen, von wo aus sie über eine Geräuschdämpfer 62 aufweisende Abluftführung 64 aus dem Handwerkzeug 10 ausströmt. Die Radialturbinen 46, 48, 50, 52 sind drehfest mit der Spindel 42 des Rotors 32 gekoppelt und treiben daher den Rotor 32 an. In der dargestellten Ausgestaltung erfolgt die drehfeste Kopplung durch axiales Verspannen der Radialturbinen 46, 48, 50, 52 mit der Spindel 42 durch eine Spannmutter 66.
Im Betrieb kann die Turbine Drehzahlen in einer Größenordnung von 100 000 min^-1 erreichen. Beim Abschalten der Druckluftzufuhr läuft sie dann noch für beispielsweise etwa 30 Sekunden nach. Daraus ergibt sich ein Sicherheits- und Verletzungsrisiko bei der Handhabung. Um diese Risiken zu verringern, weist das Handwerkzeug 10 eine Bremse auf, die in der Figur 3 als Paarung aus einer Reibplatte 68 und einer Druckplatte 70 teilweise sichtbar ist und die weiter unten noch näher erläutert wird.
Das Druckluftventil 45 ist in der dargestellten Ausgestaltung ein Kugelventil mit einer Kugel 72, die von einem elastischen Element 74, zum Beispiel einer Feder, auf eine kreisförmige Zufuhröffnung eines Druckluftkanals 76 gedrückt wird, um diese Öffnung zu verschließen. Der Druckluftkanal 76 ist bevorzugt ein zentral liegender Kanal in einem Ventilkörper 77. Zum Öffnen des Ventils 45 ist ein Ventilbolzen 78 vorgesehen. Der Ventilbolzen 78 weist ein der Kugel 72 zugewandtes erstes Ende 80 und ein zweites Ende 82 auf, das in einer als Ventilführungsbahn 84 geformten Vertiefung in der Innenfläche der Steuerhülse 18 geführt wird.
Der Ventilbolzen 78 selbst wird im Wesentlichen radial in einer Führung innerhalb des Ventilkörpers 77 geführt. In Bezug auf eine Längsachse 86 des Handwerkzeugs 10 ist der Abstand derjenigen Steuerfläche der Ventilführungsbahn 84, die dem zweiten Ende 82 des Ventilbolzens 78 zugewandt ist, von der Längsachse 86 des Handwerkzeugs vom Drehwinkel der Steuerhülse 18 abhängig. Das bedeutet, dass die Einwärts- und Auswärtsbewegung des Ventilbolzens 78 durch ein Verdrehen der Steuerhülse 18 steuerbar ist.
Figur 3 zeigt eine Schließstellung des Ventils 45. Zum Öffnen des Ventils 45 wird die Steuerhülse 18 um die Achse 86 herum verdreht. Aufgrund der Ausgestaltung der Führungsbahn 84 wird dabei der Ventilbolzen 78 zunächst radial einwärts gegen die Kugel 72 gedrückt. Beim Weiterdrehen der Steuerhülse 18 drückt der Ventilbolzen 78 die Kugel 72 dann seitlich (das heißt in der Figur 3 nach oben) aus der Schließstellung heraus, sodass Druckluft über die zentrale Zuluftöffnung 26 an der Kugel 72 vorbei in den Druckluftkanal 78 strömen kann.
Figur 4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Steuerhülse 18. Die Steuerhülse 18 weist über ihren äußeren Umfang verteilte Vertiefungen 88 auf, die den Kraftschluss bei einer manuellen Betätigung erleichtern und damit ebenfalls zu einer verbesserten Handhabbarkeit beitragen.
Im Inneren der Steuerhülse 18 liegt die bereits erwähnte, als Vertiefung realisierte Ventilführungsbahn 84 für den Ventilbolzen 78. Die axial verlaufende Vertiefung 90 öffnet die Ventilführungsbahn 84 zum vorderen Ende 22 der Steuerhülse 18 und erlaubt so eine axiale Relativbewegung zwischen dem Ventilbolzen 78 und der Steuerhülse 18 bei der Montage und/oder Demontage des Handwerkzeugs 10. Darüber hinaus weist die Steuerhülse 18 zwei zu ihrem vorderen Ende 22 hin offene Bremsbolzenführungsbahnen 92, 94 auf, die ebenfalls als Vertiefungen in der Innenfläche der Steuerhülse 18 realisiert sind.
Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf das vordere Ende 22 der Steuerhülse 18 und dient primär zur Verdeutlichung der Lage des Längsschnitts, der in der Figur 6 dargestellt ist. Figur 6 verdeutlicht insbesondere die Lage des Querschnitts, der in der Figur 7 dargestellt ist. Die Figuren 5 und 7 liegen spiegelbildlich zueinander. In der Zeichenebene der Figur 5 liegen insbesondere die Bremsbolzenführungsbahnen 92, 94. In der Zeichenebene der Figur 7 liegt insbesondere die Ventilführungsbahn 84. Ein Vergleich dieser Figuren 5 und 7 zeigt insbesondere, dass die Betätigung der Bremse und die Betätigung des Druckluftventils 45 parallel erfolgt, wobei die Aufsteuerung und Absteuerung der Druckluftzufuhr über einen weiteren Drehwinkelbereich hinweg erfolgt als eine lösende und/oder bremsende Betätigung der Bremse.
Figur 8 zeigt in schematischer Form eine Ausgestaltung einer Bremse, wie sie in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Handwerkzeug 10 durch die Steuerhülse 18 betätigt wird. Die Bremse weist für jede Bremsbolzenführungsbahn 92, 94 der Steuerhülse 18 einen Bremsbolzen 96 auf, der in dem Ventilkörper 77 im Wesentlichen rechtwinklig zur Längsachse 86 des Handwerkzeugs 10 beweglich geführt ist. Zu diesem Zweck weist der Ventilkörper 77 Führungen 98 auf, in denen die Bremsbolzen translatorisch verschiebbar geführt werden.
Der Bremsbolzen 96 weist ein der Steuerhülse 18 zugewandtes Ende und ein der Steuerhülse 18 abgewandtes Ende 102 auf. An diesem Ende 102 weist der Bremsbolzen 96 eine schiefe Ebene 104 auf. Eine im Wesentlichen koaxial zur Längsachse 86 des Handwerkzeugs 10 liegende Bremsachse 105 weist eine Ausnehmung mit einer schiefen Ebene 106 auf. Die schiefen Ebenen 104 des Bremsbolzen 96 und der Bremsachse 105 weisen die gleiche Neigung auf und sind dazu eingerichtet und angeordnet, aufeinander abzugleiten. Beim öffnenden Verdrehen der Steuerhülse 18 wird der Bremsbolzen 96 in der Figur 8 nach unten gedrückt und drückt dadurch über die schiefen Ebenen 104 und 106 die Bremsachse 105 nach rechts. Dadurch wird eine Druckplatte 108 durch die Wirkung von Bremsfedern 110 von einer Reibplatte 112 abgehoben, die mit dem Rotor 32 drehfest gekoppelt ist. Dadurch wird die Bremse gelöst.
Umgekehrt wird die Bremse aktiviert, wenn die Steuerhülse 18 in eine die Druckluftzufuhr absteuernde und damit schließende Richtung gedreht wird. In diesem Fall gleitet der Bremsbolzen 96 in der Figur 8 nach oben und erlaubt es den Bremsfedern 110, die Druckplatte 108 gegen den Reibbelag 112 zu pressen. Die Bremse ist damit als Federspeicherbremse realisiert, bei der die Bremskraft von Federn aufgebracht wird und gegen die Kraft der Federn gelöst wird. Das hat den Vorteil, dass beim schließenden Verdrehen der Steuerhülse 18 automatisch gebremst wird, auch wenn bei geschlossener Steuerhülse 18 keine manuelle Kraft mehr aufgebracht wird.
Ein manuelles Festhalten der Bremse ist daher nicht erforderlich. Auch dies verbessert die Handhabbarkeit und die Betriebssicherheit. Andererseits bewirken die Bremsfedern aber auch kein selbsttätiges Verstellen der Steuerhülse 18, da die Reaktionskräfte der Federn 110 nicht ausreichen, um die selbsthemmenden Reibungskräfte in der Betätigung der Steuerhülse 18 zu überwinden.
Fig. 9 zeigt den Gegenstand der Fig. 8 in einer um die Längsachse 86 um 90° herum gedrehten Darstellung.
Durch die zwei um 180° versetzten Bremsachsen wird ein Verkanten beim Betätigen der Bremse wirksam verhindert. Außerdem besitzt das Versetzen der Bremsachsen um 180° den Vorteil, dass die Bremsachsen am Umfang verteilt angeordnet werden können, so dass die zentrale Druckluftzufuhr zum Rotor erhalten bleiben kann. Die Bolzen 92 und 94 sind bevorzugt so gelagert, dass sie sich bei einer Betätigung antiparallel zueinander bewegen: Der Bolzen 96 steht senkrecht auf der Zeichenebene, während der Bolzen 100 senkrecht unter der Zeichenebene hängt.
Die Fig. 10 zeigt für eine bevorzugte Ausgestaltung einer Steuerhülse 18 den Weg 114 einer Bremsachse 105 in Millimetern, aufgetragen über den Drehwinkel der Steuerhülse 18 in Grad. Die Kurve 116 zeigt den Weg des Ventilbolzens 78 des Druckluftventils 45 ebenfalls in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel der Steuerhülse 18 in Grad. Die Figur 10 zeigt damit insbesondere, dass die drehbare Steuerhülse 18 dazu eingerichtet ist, die Bremse und die Druckfluidzufuhr koordiniert so zu steuern, dass das Druckluftventil 45 parallel zu einem Lösen der Bremse aufgesteuert wird, und wobei eine Bremsen-Verstellweg-Drehwinkel-Kennlinie 114 der Steuerhülse 18 in einem ersten Drehwinkelbereich, der sich in der Figur 10 etwa bis zum Winkel 32° erstreckt, steiler verläuft als in einem zweiten, weiter von der Schließstellung entfernten Drehwinkelbereich. Die Schließstellung entspricht beim Gegenstand der Figur 10 dem Drehwinkel 0 der Steuerhülse 18. Der zweite Drehwinkelbereich ist der Bereich zwischen etwa 32 und etwa 110°, in dem die Kennlinie 114 nicht nur weniger steil, sondern im dargestellten Fall sogar ohne Steigung verläuft. Der Verlauf der Kennlinie 116 zeigt, wie der gesamte Verdrehwinkelbereich von 0° bis 110° der Steuerhülse 18 zur Regulierung der Druckluftzufuhr verwendet wird. Dadurch ergibt sich die bereits genannte verbesserte Dosierbarkeit.
Die Realisierung des Betätigungselements als Drehhülse hat den Vorteil, dass eine Drehbewegung für das Verstellen des eingangs genannten Handwerkzeugs subjektiv als ergonomischer empfunden wird. Die Wechselwirkung von Verstellmoment und dem Drehmoment des Handwerkzeugs bewirkt bei der drehbaren Steuerhülse eine gegenüber der Schiebehülse bessere und feinfühligere haptische Rückmeldung, da sich das manuell aufgebrachte Verstelldrehmoment mit einer resultierenden Drehmomentänderung des Handwerkzeuges überlagert. Die bessere haptische Rückmeldung verbessert insbesondere die Steuerbarkeit kleiner Änderungen der Antriebsleistung, was die Handhabung über eine Verbesserung der Dosierbarkeit verbessert.
Das parallel zum Lösen der Bremse erfolgende Aufsteuern der Druckluftzufuhr erlaubt eine Ausdehnung des Verstellwegs des Betätigungselements bei der Dosierung der Druckluftzufuhr, was ebenfalls zu einer Verbesserung der Dosierbarkeit und damit auch der Handhabbarkeit führt.
Dadurch, dass eine Bremsen-Verstellweg-Drehwinkel-Kennlinie der Steuerhülse in einem ersten Drehwinkelbereich in der Nähe der Schließstellung der Steuerhülse steiler verläuft als in einem zweiten, weiter von der Schließstellung entfernten Drehwinkelbereich, ist ein schnell erfolgendes Trennen der Bremse beim Aufsteuern und ein spät erfolgendes Schließen der Bremse beim Absteuern der Druckluftzufuhr sichergestellt. Durch den steileren Verlauf erfolgt das Öffnen der Bremse beim Aufsteuern der Druckluftzufuhr früh und schnell, das heißt über einen nur kleinen Drehwinkelbereich der Hülse hinweg. Analog erfolgt das Schließen der Bremse spät und schnell. Insgesamt wird damit trotz der parallel erfolgenden Betätigung des Ventils und der Bremse ein unter dem Einfluss eines Druckluftantriebs erfolgendes Reiben der Reibflächen der Bremse weitgehend vermeiden, so dass eine verbesserte Dosierbarkeit der Druckluftzufuhr nicht zu Lasten der Standzeit der Bremse geht.
Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuerhülse dazu eingerichtet ist, eine Aufsteuerung und Absteuerung der Druckluftzufuhr über einen größeren Drehwinkelbereich erfolgen zu lassen als ein Lösen und Betätigen der Bremse. Die Aufsteuerung erfolgt insbesondere über eine weiter erfolgende Drehung der Steuerhülse über einen Drehwinkel hinaus, bei dem die Bremse bereits vollständig gelöst ist. Dadurch wird einerseits vermieden, dass große Drehmomente bei noch nicht vollständig gelöster Bremse wirksam werden, was zu einem vorzeitigen Verschleiß der Bremse führen könnte. Andererseits ergibt sich der Vorteil, dass ein großer Drehwinkel für eine Auf- und Absteuerung der Druckluftzufuhr zur Verfügung steht, was die einen Aspekt der Handhabbarkeit bildende Dosierbarkeit verbessert.
Beide Kennlinien 114, 116 weisen unterschiedlich breite Winkelbereiche für den Drehwinkel der Steuerhülse auf, in denen die jeweilige Kennlinie eine von Null verschiedene Steigung besitzt. Jeder der beiden Winkelbereiche lässt sich gedanklich in eine erste Hälfte und in eine zweite Hälfte unterteilen, wobei die erste Hälfte die Schließstellung und die zweite Hälfte die geöffnete Stellung des Luftventils, beziehungsweise der Bremse enthält.
Die Kennlinie 114 zeichnet sich bevorzugt dadurch aus, dass sie in der ersten Hälfte oder wenigstens in einem Teilbereich ihrer ersten Hälfte einen zunehmend steiler werdenden Verlauf, bevorzugt einen kontinuierlich steiler werdenden Verlauf und insgesamt einen monoton steigenden Verlauf. Darüber hinaus zeichnet sich die Kennlinie 114 dadurch aus, dass sie wenigstens in einem Teilbereich ihrer zweiten Hälfte einen Verlauf mit abnehmender Steigung, bevorzugt mit kontinuierlich abnehmender Steigung aufweist. Die Kennlinie 114 zeichnet sich also in einer bevorzugten Ausgestaltung durch einen kontinuierlich steigenden Verlauf mit einem Krümmungswechsel aus. Die Kennlinie 116 zeichnet sich bevorzugt dadurch aus, dass sie in ihrer ersten Hälfte oder wenigstens in einem Teilbereich ihrer ersten Hälfte einen steiler werdenden Verlauf, bevorzugt einen kontinuierlich steiler werdenden Verlauf und insgesamt einen monoton steigenden Verlauf besitzt. Dabei ist die Steigung der Kennlinie 116 im Durchschnitt zwischen ihrer Schließstellung und ihrer Offenstellung kleiner als die Steigung der Kennlinie 114 zwischen deren Schließstellung und Offenstellung.

Claims

Handwerkzeug (10) mit einem als Griffteil zur Handhabung eingerichteten Gehäuse (12) und einem in dem Gehäuse (12) drehbar gelagerten Rotor (32), der drehfest mit einer Werkzeugaufnahme (14) gekoppelt und dazu eingerichtet ist, durch eine Zufuhr von Druckluft angetrieben zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Handwerkzeug (10) wenigstens zwei untereinander gleiche Radialturbinen (46, 48) aufweist, die axial hintereinander und auf einem Teil der Rotors (32) angeordnet sind, der innerhalb des als Griffteil eingerichteten Gehäuses (12) in axialer Richtung etwa in der Mitte des Gehäuses (12) liegt, und dass das Gehäuse (12) an einem ersten, der Werkzeugaufnahme (14) zugewandten Ende (15) kreisrund ist und dort einen ersten, vergleichsweise kleineren Durchmesser aufweist, dass es an einem zweiten, der Werkzeugaufnahme (14) gegenüberliegenden Ende (20) kreisrund ist und dort einen zweiten, vergleichsweise größeren Durchmesser aufweist, dass es sich von seinem ersten Ende (15) ausgehend und auf das zweite Ende (20) hin zulaufend zunächst verjüngt, wobei sein Querschnitt von der Kreisform in eine erste abgerundete Dreiecksform übergeht, dass es sich von seinem zweiten Ende (20) ausgehend und auf das erste Ende (15) hin zulaufend zunächst verjüngt, wobei sein Querschnitt von der Kreisform in eine zweite abgerundete Dreiecksform übergeht, deren Querschnittsfläche bei weiterem Zulaufen auf das erste Ende (15) zunächst geringfügig größer und dann kontinuierlich kleiner wird, um bei noch weiterem Zulaufen auf das erste Ende (15) die durch die erste Dreiecksform gebildete Oberfläche zur durchdringen, und dass die erste Dreiecksform gegenüber der zweiten Dreiecksform um 60° verdreht ist.
Handwerkzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Gehäuses (12) an seinem ersten Ende (15) 20 mm bis 25 mm und an seinem zweiten Ende (20) 25 mm bis 35 mm bei einer Länge des Gehäuses (12) von 80 mm bis 120 beträgt.
Handwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) eine innere Hülse (28) aufweist, die aus Metall besteht.
Handwerkzeug (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) eine äußere Hülse (30) aufweist, die aus einem im Vergleich zum Metall der inneren Hülse (28) schlechter Wärme leitenden Kunststoff besteht.
Handwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Handwerkzeug (10) n hintereinander angeordnete Radialturbinen (46, 48, 50, 52) aufweist, wobei n größer oder gleich zwei und kleiner oder gleich acht, insbsondere gleich vier ist.
Handwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zur Steuerung der Druckluftzufuhr und einer Bremse eingerichtete und um eine Längsachse (86) des Handwerkzeugs (10) drehbare Steuerhülse (18).
Handwerkzeug (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerhülse (18) über ihren äußeren Umfang verteilte Vertiefungen (88) aufweist, die dazu eingerichtet sind, den Kraftschluss bei einer manuellen Betätigung zu erleichtern.
Handwerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerhülse (18) dazu eingerichtet ist, die Bremse und ein Druckluftventil (45) parallel zu betätigen, wobei eine Aufsteuerung und Absteuerung der Druckluftzufuhr über eine Betätigung des Druckluftventils (45) und über einen weiteren Drehwinkelbereich hinweg erfolgt als eine lösende und/oder bremsende Betätigung der Bremse.
Handwerkzeug (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerhülse (18) dazu eingerichtet ist, eine Druckluftzufuhr über einen Drehwinkel hinaus aufzusteuern, bei dem die Bremse bereits vollständig gelöst ist.
Handwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Handwerkzeug eine Federspeicherbremse aufweist.