EP3040166A1 - Handwerkzeugmaschine mit einer spindel zur aufnahme eines werkzeugs - Google Patents

Handwerkzeugmaschine mit einer spindel zur aufnahme eines werkzeugs Download PDF

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EP3040166A1
EP3040166A1 EP15201826.3A EP15201826A EP3040166A1 EP 3040166 A1 EP3040166 A1 EP 3040166A1 EP 15201826 A EP15201826 A EP 15201826A EP 3040166 A1 EP3040166 A1 EP 3040166A1
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EP
European Patent Office
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bearing
spindle
motor
hand tool
side bearing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15201826.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Heiko Roehm
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00—Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for
    • B25F5/001—Gearings, speed selectors, clutches or the like specially adapted for rotary tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00—Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a hand tool, in particular an electrically operated hand tool such as a cordless screwdriver or a cordless drill, with a spindle for receiving a tool according to the preamble of claim 1.
  • the electric drive motor drives a spindle for receiving a tool via a multi-stage planetary gear.
  • the spindle is rotatably mounted on a tool-side bearing and axially spaced therefrom via a motor-side bearing, wherein the tool-side bearing is usually designed as a fixed bearing and the motor-side bearing as floating bearing.
  • the motor-side movable bearing is located axially between the frontal region of the spindle, where it is coupled to a component of the planetary gear, and the tool-side fixed bearing.
  • the invention is based on the object with simple design measures a hand tool such as a cordless screwdriver with a short Form length, at the same time a high concentricity of the tool receiving spindle should be given.
  • the hand tool of the invention which is in particular an electrically operated hand tool such as a cordless screwdriver, a cordless drill, a cordless hammer drill or a cordless drill is equipped with a transmission in the drive train between the drive motor of Hand tool and a spindle for receiving a tool is arranged.
  • a transmission is a reduction of the high input speed of the motor to the desired lower speed of the spindle instead.
  • the spindle is mounted on a tool-side bearing and a motor-side bearing, wherein the motor-side bearing is supported radially on a component of the transmission.
  • the overall length can be reduced since a component of the transmission directly participates in the support of the motor-side bearing, so that the motor-side bearing is guided axially into the region of the transmission or the transmission extends axially up to this bearing.
  • the transmission component, on which the bearing is supported radially can optionally be used to drive the spindle.
  • a particularly compact design is achieved in the axial direction.
  • a relatively long bearing distance can be realized, in particular in the advantageous embodiment, that the engine-side bearing is adjacent to the transmission facing end face of the spindle.
  • the relatively large bearing distance results in a high concentricity quality.
  • the power loss of the bearing is reduced by the fact that the motor-side bearing the spindle is not supported on the stationary gear housing, but on the rotating planet carrier.
  • the transmission is designed as a planetary gear, which preferably has two or more stages for the reduction of the drive speed of the electric drive motor to the spindle speed.
  • the motor-side bearing is supported radially on a transmission part of the planetary gear, in particular on a planet carrier, wherein dispensed with an axial support on the transmission component, so that in this case the engine-side bearing is suitably axially fixedly connected to the spindle.
  • an axial support is additionally allowed at least in one axial direction.
  • an axial support in both axial directions of the spindle via the respective transmission component comes into consideration.
  • the engine-side bearing can be supported radially in multi-stage planetary gears, for example, by a planetary carrier near the motor or the central planet carrier.
  • a planetary carrier near the motor or the central planet carrier.
  • the engine-side bearing is preferably designed as a movable bearing with axial movement possibility, whereas the tool-side bearing is suitably designed as a fixed bearing with axial locking relative to the housing of the power tool.
  • the motor-side floating bearing as already mentioned above, be axially fixed to the planet carrier and be mounted axially movable on the spindle. Also possible is an embodiment in which the movable bearing is fixed axially on the spindle and is held axially movable in the planet carrier.
  • both bearings are designed as floating bearing or both bearings as a fixed bearing or the tool-side bearing as a floating bearing and the motor-side bearing as a fixed bearing.
  • the bearings can be designed either as a rolling bearing or as a sliding bearing, wherein, if appropriate, a mixed design is also considered, in which a bearing is designed as a rolling bearing and a bearing as a sliding bearing.
  • a spindle lock is provided for centering the spindle, which is arranged axially between the tool-side bearing and the motor-side bearing.
  • the spindle lock comprises spindle block rollers for centering the spindle, which are expediently arranged axially between the fixed and floating bearings of the spindle.
  • the hand tool 1 has an electric drive motor 2 shown only schematically, the motor shaft is coupled to a planetary gear 4, which is arranged in a transmission housing 3 of the power tool.
  • the planetary gear 4 sets the rotational movement of the drive motor 2 with a reduction to a coaxially mounted in the gear housing spindle 5, the free end face is equipped with an external thread 8 for fixing a chuck, in which a tool can be clamped.
  • the spindle 5 is rotatably supported in the gear housing 3 via a tool-side, the free end side adjacent bearing 6 and a motor-side, the planetary gear 4 facing bearing 7.
  • the transmission housing 3 is partially enveloped by a motor housing, not shown, which receives the drive motor 2.
  • the gear housing 3 has an inner, hollow-cylindrical bearing dome 10 for receiving the spindle 5.
  • the spindle 5 has a radially expanded, annular circumferential support collar 11, which adjoins the radial inner side of the bearing dome 10 adjacent to the end face of the bearing dome.
  • the tool-side bearing 6 is arranged on the axially inner, the drive motor side facing, which is supported in the axial direction - to the free end face of the spindle 5 back-on the support collar 11. Radially outward, the tool-side bearing 6 is supported on the inner shell of the bearing dome 10 from.
  • the planetary gear 4 has at least one planet carrier 12, the carrier of planet gears 13 is.
  • the planet carrier 12 encloses the spindle 5 in the region of its end face facing the drive motor.
  • the motor-side bearing 7, which is located immediately adjacent to the end face of the spindle 5, is also encompassed radially by the planet carrier 12; The bearing 7 is supported radially outward against the planet carrier 12.
  • a spindle lock 14 is provided, which is arranged axially between the two bearings 6 and 7 and spindle rollers 15 which abut directly on the spindle and fix them in the desired centric position.
  • the Spindellock 14 partially surrounds the planet carrier 12th
  • the bearings 6 and 7 can each be designed as floating bearings or as a fixed bearing, wherein in a preferred embodiment, the tool-side bearing 6 is designed as a fixed bearing and the motor-side bearing 7 as a floating bearing, which allows an axial Relativverstell mecanickeit between spindle 5 and planet carrier 12.
  • the bearings 6 and 7 are preferably designed as antifriction bearings, wherein, if appropriate, also a design as a sliding bearing is considered.

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Abstract

Eine Handwerkzeugmaschine weist ein Getriebe (4) auf, das als mehrstufiges Planetengetriebe ausgebildet ist und mit einer Spindel (5) zur Aufnahme eines Werkzeugs gekoppelt ist, wobei die Spindel über ein werkzeugseitiges Lager (6) und ein motorseitiges Lager (7) gelagert und das motorseitige Lager radial an einem Bauteil (12) des Getriebes abgestützt ist, wobei das Bauteil als ein motornaher oder mittlerer Planetenträger oder als ein Ritzel der werkzeugseitigen oder mittleren Planetenstufe ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Handwerkzeugmaschine, insbesondere eine elektrisch betriebene Handwerkzeugmaschine wie beispielsweise ein Akku-Schrauber oder ein Akku-Bohrer, mit einer Spindel zur Aufnahme eines Werkzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
    • Stand der Technik
  • In der 10 2004 058 809 A1 wird eine als Akku-Schrauber ausgestaltete Handwerkzeugmaschine beschrieben, deren elektrischer Antriebsmotor über ein mehrstufiges Planetengetriebe eine Spindel zur Aufnahme eines Werkzeugs antreibt. Die Spindel ist über ein werkzeugseitiges Lager und axial hierzu beabstandet über ein motorseitiges Lager drehbar gelagert, wobei das werkzeugseitige Lager üblicherweise als Festlager und das motorseitige Lager als Loslager ausgeführt ist. Das motorseitige Loslager liegt axial zwischen dem stirnseitigen Bereich der Spindel, an dem diese mit einem Bauteil des Planetengetriebes gekoppelt ist, und dem werkzeugseitigen Festlager.
  • Um einen geringen Rundlauffehler des Werkzeuges zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn die Lagerstellen zur Lagerung der Spindel einen möglichst großen Abstand zueinander aufweisen. Andererseits ist man jedoch zur Erzielung kurzer Baulängen des Antriebsstranges bestrebt, den Lagerabstand möglichst kurz zu halten oder nur ein Lager zu wählen, was jedoch auf Kosten der Rundlaufqualität und der mechanischen Steifigkeit geht.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Handwerkzeugmaschine wie beispielsweise einen Akku-Schrauber mit kurzer Baulänge auszubilden, wobei zugleich eine hohe Rundlaufqualität der das Werkzeug aufnehmenden Spindel gegeben sein soll.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
  • Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine, bei der es sich insbesondere um eine elektrisch betriebene Handwerkzeugmaschine wie beispielsweise einen Akku-Schrauber, einen Akku-Bohrschrauber, eine Akku-Schlagbohrmaschine oder einen Akku-Bohrer handelt, ist mit einem Getriebe ausgestattet, das im Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor der Handwerkzeugmaschine und einer Spindel zur Aufnahme eines Werkzeuges angeordnet ist. Über das Getriebe findet eine Untersetzung der hohen Antriebsdrehzahl des Motors auf die gewünschte geringere Drehzahl der Spindel statt. Die Spindel ist über ein werkzeugseitiges Lager und ein motorseitiges Lager gelagert, wobei das motorseitige Lager sich radial an einem Bauteil des Getriebes abstützt.
  • Diese Ausführung weist verschiedene Vorteile auf. Es kann insbesondere die Baulänge reduziert werden, da ein Bauteil des Getriebes unmittelbar an der Abstützung des motorseitigen Lagers teilnimmt, so dass das motorseitige Lager axial bis in den Bereich des Getriebes hineingeführt ist bzw. das Getriebe sich axial bis zu diesem Lager erstreckt. Das Getriebebauteil, an dem sich das Lager radial abstützt, kann gegebenenfalls dazu verwendet werden, die Spindel anzutreiben. Auf diese Weise wird eine in Achsrichtung besonders kompakte Ausführung erreicht. Zugleich ist ein verhältnismäßig langer Lagerabstand realisierbar, insbesondere in der vorteilhaften Ausführung, dass sich das motorseitige Lager benachbart zu der dem Getriebe zugewandten Stirnseite der Spindel befindet. Der verhältnismäßig große Lagerabstand hat eine hohe Rundlaufqualität zur Folge. Außerdem ist die Verlustleistung des Lagers dadurch reduziert, dass das motorseitige Lager die Spindel nicht an dem ruhenden Getriebegehäuse abstützt, sondern an dem sich drehenden Planetenträger.
  • Die genannten Vorteile können kostenneutral erreicht werden. Es sind keine zusätzlichen Bauteile für die Realisierung der erfindungsgemäßen Lagerung der Spindel in der Handwerkzeugmaschine erforderlich.
  • Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung ist das Getriebe als Planetengetriebe ausgebildet, welches vorzugsweise zwei oder mehr Stufen zur Untersetzung der Antriebsdrehzahl des elektrischen Antriebsmotors auf die Spindeldrehzahl aufweist. Das motorseitige Lager stützt sich radial an einem Getriebeteil des Planetengetriebes ab, insbesondere an einem Planetenträger, wobei auf eine axiale Abstützung an dem Getriebebauteil verzichtet wird, so dass in diesem Fall das motorseitige Lager zweckmäßigerweise axial fest mit der Spindel verbunden ist. Gegebenenfalls ist zusätzlich eine axiale Abstützung zumindest in einer Achsrichtung erlaubt. Gegebenenfalls kommt auch eine axiale Abstützung in beide Achsrichtungen der Spindel über das betreffende Getriebebauteil in Betracht.
  • Das motorseitige Lager kann bei mehrstufigen Planetengetrieben beispielsweise von einem motornahen Planetenträger oder dem mittleren Planetenträger radial abgestützt werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, das motorseitige Lager im Ritzel der werkzeugseitigen Planetenstufe oder dem Ritzel der mittleren Planetenstufe radial abzustützen.
  • Das motorseitige Lager ist bevorzugt als Loslager mit axialer Bewegungsmöglichkeit ausgeführt, wohingegen das werkzeugseitige Lager zweckmäßigerweise als Festlager mit axialer Arretierung gegenüber dem Gehäuse der Handwerkzeugmaschine ausgebildet ist. Das motorseitige Loslager kann, wie bereits vorstehend erwähnt, axial am Planetenträger fixiert sein und axial beweglich auf der Spindel gelagert sein. Möglich ist auch eine Ausführung, bei der das Loslager axial auf der Spindel fixiert und axial im Planetenträger beweglich gehalten ist.
  • Es kommen auch Ausführungen in Betracht, bei denen beide Lager als Loslager oder beide Lager als Festlager oder das werkzeugseitige Lager als Loslager und das motorseitige Lager als Festlager ausgeführt sind. Die Lager können entweder als Wälzlager oder als Gleitlager ausgeführt sein, wobei gegebenenfalls auch eine gemischte Ausführung in Betracht kommt, bei der ein Lager als Wälzlager und ein Lager als Gleitlager ausgebildet ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist ein Spindellock zur Zentrierung der Spindel vorgesehen, der axial zwischen dem werkzeugseitigen Lager und dem motorseitigen Lager angeordnet ist. Der Spindellock umfasst Spindellockwalzen zur Zentrierung der Spindel, die zweckmäßigerweise axial zwischen Fest- und Loslager der Spindel angeordnet sind.
  • Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, in der eine Handwerkzeugmaschine im Bereich eines Planetengetriebes und einer Spindel im Schnitt dargestellt ist.
  • Die Handwerkzeugmaschine 1 weist einen nur schematisch dargestellten elektrischen Antriebsmotor 2 auf, dessen Motorwelle mit einem Planetengetriebe 4 gekoppelt ist, das in einem Getriebegehäuse 3 der Handwerkzeugmaschine angeordnet ist. Das Planetengetriebe 4 setzt die Drehbewegung des Antriebsmotors 2 mit einer Untersetzung auf eine koaxial im Getriebegehäuse gelagerte Spindel 5 um, deren freien Stirnseite mit einem Außengewinde 8 zur Befestigung eines Bohrfutters ausgestattet ist, in das ein Werkzeug eingespannt werden kann. Die Spindel 5 ist über ein werkzeugseitiges, der freien Stirnseite benachbartes Lager 6 sowie ein motorseitiges, dem Planetengetriebe 4 zugewandtes Lager 7 drehbar im Getriebegehäuse 3 gelagert. Das Getriebegehäuse 3 ist teilweise von einem nicht dargestellten Motorgehäuse umhüllt, das den Antriebsmotor 2 aufnimmt.
  • Das Getriebegehäuse 3 weist einen innen liegenden, hohlzylindrischen Lagerdom 10 zur Aufnahme der Spindel 5 auf. Die Spindel 5 besitzt einen radial erweiterten, ringförmig umlaufenden Stützkragen 11, der sich an die radiale Innenseite des Lagerdoms 10 benachbart zur Stirnseite des Lagerdoms anschließt. Am Stützkragen 11 ist auf der axial innen liegenden, dem Antriebsmotor zugewandten Seite das werkzeugseitige Lager 6 angeordnet, das sich in Achsrichtung - zur freien Stirnseite der Spindel 5 hin-an dem Stützkragen 11 abstützt. Radial nach außen stützt sich das werkzeugseitige Lager 6 an dem Innenmantel des Lagerdoms 10 ab.
  • Das Planetengetriebe 4 weist mindestens einen Planetenträger 12 auf, der Träger von Planetenrädern 13 ist. Der Planetenträger 12 umschließt die Spindel 5 im Bereich ihrer dem Antriebsmotor zugewandten Stirnseite. Das motorseitige Lager 7, welches sich unmittelbar benachbart zur Stirnseite der Spindel 5 befindet, wird ebenfalls von dem Planetenträger 12 radial umgriffen; das Lager 7 stützt sich radial nach außen gegen den Planetenträger 12 ab.
  • Zur Zentrierung der Spindel 5 bei ausgeschaltetem Antriebsmotor 2 ist ein Spindellock 14 vorgesehen, der axial zwischen den beiden Lagern 6 und 7 angeordnet ist und Spindelwalzen 15 umfasst, die unmittelbar an der Spindel anliegen und diese in der gewünschten zentrischen Lage fixieren. Der Spindellock 14 umgreift teilweise den Planetenträger 12.
  • Die Lager 6 und 7 können jeweils als Loslager oder als Festlager ausgeführt sein, wobei in bevorzugter Ausführung das werkzeugseitige Lager 6 als Festlager und das motorseitige Lager 7 als Loslager ausgeführt ist, welches eine axiale Relativverstellmöglichkeit zwischen Spindel 5 und Planetenträger 12 erlaubt. Die Lager 6 und 7 sind bevorzugt als Wälzlager ausgebildet, wobei gegebenenfalls auch eine Ausführung als Gleitlager in Betracht kommt.

Claims (11)

  1. Handwerkzeugmaschine, insbesondere elektrisch betriebene Handwerkzeugmaschine (1) wie beispielsweise Akku-Schrauber oder Akku-Bohrer, mit einem Getriebe, das als mehrstufiges Planetengetriebe (4) ausgebildet ist und mit einer Spindel (5) zur Aufnahme eines Werkzeugs gekoppelt ist, wobei die Spindel (5) über ein werkzeugseitiges Lager (6) und ein motorseitiges Lager (7) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das motorseitige Lager (7) radial an einem Bauteil des Getriebes (4) abgestützt ist, wobei das Bauteil als ein motornaher oder mittlerer Planetenträger oder als ein Ritzel der werkzeugseitigen oder mittleren Planetenstufe ausgebildet ist.
  2. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das motorseitige Lager (7) axial an dem Bauteil (12) des Getriebes (4) abgestützt ist.
  3. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das motorseitige Lager (7) radial an einem sich in gleicher Richtung drehenden Bauteil (12) abgestützt ist.
  4. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das motorseitige Lager (7) radial an einem Planetenträger (12) des Planetengetriebes (4) abgestützt ist.
  5. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (4) mindestens zweistufig ausgeführt ist.
  6. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das motorseitige Lager (7) als Loslager mit axialer Bewegungsmöglichkeit ausgeführt ist.
  7. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das werkzeugseitige Lager (6) als Festlager mit axialer Arretierung gegenüber dem Gehäuse (3) der Handwerkzeugmaschine (1) ausgeführt ist.
  8. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spindellock (14) zur Zentrierung der Spindel (5) vorgesehen ist, wobei die Spindellockwalzen(15) des Spindellocks (14) axial zwischen dem werkzeugseitigen Lager (6) und dem motorseitigen Lager (7) angeordnet sind.
  9. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das motorseitige Lager (7) benachbart zur Stirnseite der Spindel (5) angeordnet ist.
  10. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lager (6, 7) als Wälzlager ausgeführt ist.
  11. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lager (6, 7) als Gleitlager ausgeführt ist.
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