EP3271115B1

EP3271115B1 - Handwerkzeugmaschine sowie mechanisches schlagwerk

Info

Publication number: EP3271115B1
Application number: EP16707048.1A
Authority: EP
Inventors: Cheu Chyong Teh
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-03-17
Filing date: 2016-02-24
Publication date: 2019-04-10
Anticipated expiration: 2036-02-24
Also published as: CN107405759A; CN107405759B; US11185963B2; WO2016146354A1; US20180029206A1; EP3271115A1; DE102015204807A1

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine mit einem mechanischen Schlagwerk, die eine Antriebswelle zum drehenden Antrieb eines dem mechanischen Schlagwerk zugeordneten Schlagkörpers aufweist. Darüber hinaus hat die Erfindung ein mechanisches Schlagwerk zum Gegenstand, das einen mit mindestens einem Antriebsnocken versehenen Schlagkörper und eine mit mindestens einem Abtriebsnocken versehene Abtriebswelle aufweist, wobei der mindestens eine Antriebsnocken zum schlagenden Antrieb des Abtriebsnockens in einem Schlagbetrieb des mechanischen Schlagwerks ausgebildet ist und der Schlagkörper mit einer Antriebswelle zusammenwirkt.
Schlagwerke sind aus EP1120199A2 , DE1109107B und US2002094907A1 bekannt.
Aus der EP 2 168 725 A1 ist ein Drehschlagwerkzeug bekannt, bei dem eine Antriebswelle von einer Drehantriebskraftquelle drehend angetrieben wird, wobei die Antriebswelle eine äußere Umfangsfläche und eine auf der äußeren Umfangsfläche ausgebildete Kurvennut aufweist. Ein Hammer ist koaxial zur Antriebswelle angeordnet, wobei der Hammer eine innere Umfangsfläche und eine auf der inneren Umfangsfläche ausgebildete Kurvennut aufweist. Weiterhin verfügt das Drehschlagwerkzeug über einen mit dem Hammer entlang einer Drehrichtung in Eingriff bringbaren Amboss und eine Druckfeder zum axialen Vorspannen des Hammers in Richtung des Ambosses bzw. einer entsprechenden Werkzeugaufnahme. Zur mechanischen Kopplung zwischen der Antriebswelle und dem Hammer ist eine Kugel vorgesehen, die in die Kurvennut der Antriebswelle und in die Kurvennut des Hammers eingreift. Der Hammer ist hierbei so ausgestaltet, dass er sich entlang einer durch die Kurvennut der Antriebswelle und die Kurvennut des Hammers festgelegten Drehortslinie drehen kann. Eine Form einer Drehortslinie des Hammers ist in Vortriebsrichtung bzw. Abtriebsrichtung gesehen als Kurve geformt, bei der sich ein Steigungswinkel der Drehortslinie kontinuierlich mit der Änderung des Hammerdrehwinkels ändert.
Nachteilig an diesem Stand der Technik ist unter anderem, dass aufgrund der Geometrie der Kurvennuten eine verschleißerhöhende stirn- oder randseitige Kollision zwischen den Hammernocken und den Ambossnocken möglich ist. Dies bedeutet, dass der Hammer und der Amboss in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Drehschlagwerkzeugs in dessen Betrieb häufiger nicht zueinander synchronisiert sind, d.h. außer Eingriff stehen.

Offenbarung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Handwerkzeugmaschine mit einem Schlagwerk anzugeben, bei dem die Synchronisation zwischen einem Schlagkörper und einer Antriebswelle zumindest weitgehend in allen Betriebszuständen gewährleistet ist und das ein reduziertes Antriebsdrehmoment erfordert.
Dieses Problem wird gelöst durch eine Handwerkzeugmaschine mit einem mechanischen Schlagwerk, die eine Antriebswelle zum drehenden Antrieb eines dem mechanischen Schlagwerk zugeordneten Schlagkörpers aufweist. An einem Außenumfang der Antriebswelle ist mindestens eine V-förmige Führungsnut vorgesehen, deren in einem Verbindungsabschnitt zusammenlaufende Grundlinien in Abtriebsrichtung zumindest abschnittsweise konkav-polygonal ausgebildet sind.
Die Erfindung ermöglicht somit aufgrund einer verbesserten Verlaufsgeometrie der V-förmigen Führungsnuten eine verbesserte Synchronisation zwischen Antriebs- und Abtriebsnocken des mechanischen Schlagwerks, so dass insbesondere die Gefahr von verschleißerhöhenden, stirn- oder randseitigen Kollisionen zwischen diesen erheblich reduziert wird. Darüber hinaus reduziert sich ein zum Betrieb des Schlagwerks notwendiges, mechanisches Antriebsdrehmoment. Die mit dem Schlagkörper zusammenwirkende Antriebswelle wird vorzugsweise über ein Getriebe zur Drehzahl- und Drehmomentanpassung von einem netz- oder akkugespeisten Elektromotor angetrieben.
Vorzugsweise ist in der mindestens einen Führungsnut der Antriebswelle eine Mitnehmerkugel angeordnet, die in eine an einem Innenumfang einer Durchgangsöffnung des Schlagkörpers ausgebildete Mitnahmeaussparung eingreift.
Somit ist eine zuverlässige mechanische Kopplung zwischen der Antriebswelle und dem Schlagkörper unter Aufrechterhaltung einer notwendigen relativen Beweglichkeit zur Erzeugung von im Betrieb erforderlichen, pulsierenden Drehschlägen gegeben.
Im Fall einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Verbindungsabschnitt zwischen den Grundlinien der V-förmigen Führungsnut zumindest im Wesentlichen halbkreisförmig gekrümmt.
Durch den vergrößerten Radius des Verbindungsabschnitts erfolgt eine Reduzierung der axialen Geschwindigkeit des Schlagkörpers.
Gemäß einer Weiterbildung weist der Verbindungsabschnitt einen vergrößerten Radius auf.
Aufgrund des vergleichsweise großen Radius ergibt sich ein verbesserter zeitlicher Verlauf der Bewegungsgeschwindigkeit des Schlagkörpers.
Bevorzugt weisen die Grundlinien beidseits des Verbindungsabschnitts jeweils einen im Wesentlichen geradlinigen Mittelabschnitt mit einem ersten vorgegebenen Steigungswinkel auf, der bevorzugt größer als 45° ist.
Somit ergibt sich eine hohe axiale Beschleunigung des Schlagkörpers und damit einhergehend eine hohe Schlagenergie.
Vorzugsweise schließt sich an die beiden Mittelabschnitte jeweils ein im Wesentlichen geradliniger Endabschnitt mit einem zweiten vorgegebenen Steigungswinkel an, der bevorzugt kleiner als 45° ist.
Hierdurch wird die Wahrscheinlichkeit, dass die Antriebsnocken und die Abtriebsnocken miteinander stirn- oder randseitig kollidieren, erheblich reduziert. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste vorgegebene Steigungswinkel größer als der zweite vorgegebene Steigungswinkel.
Hierdurch ergeben sich optimale Betriebseigenschaften des Schlagwerks im Schlagbetrieb.
Nach Maßgabe einer günstigen Ausgestaltung laufen zwei parallel beabstandet zu jeder Grundlinie der V-förmigen Führungsnut angeordnete Höhenlinien in einem Verbindungspunkt spitzwinklig zusammen.
Infolgedessen ergibt sich eine verringerte Reibung der Mitnehmerkugeln innerhalb der Führungsnut beim Passieren des Verbindungspunktes.
Bevorzugt weist die mindestens eine V-förmige Führungsnut eine im Wesentlichen halbkreisförmige Querschnittsgeometrie auf.
Hierdurch ergibt sich ein linienhafter, d.h. ein maximal großflächiger Kontakt zwischen der Mitnehmerkugel und der zugehörigen Führungsnut bzw. Mitnehmerausnehmung.
Nach Maßgabe einer vorteilhaften Weiterbildung ist die mindestens eine Mitnahmeaussparung hohlkehlförmig mit einer im Wesentlichen korrespondierend zur Grundlinie verlaufenden Basislinie ausgebildet.
Infolgedessen ist im Zusammenwirken mit der V-förmigen Führungsnut eine zuverlässige Führung der Mitnehmerkugeln zwischen der Antriebswelle und dem Schlagkörper gewährleistet.
Das Eingangs genannte Problem wird zudem gelöst durch ein mechanisches Schlagwerk, das einen mit mindestens einem Antriebsnocken versehenen Schlagkörper und eine mit mindestens einem Abtriebsnocken versehene Abtriebswelle aufweist, wobei der mindestens eine Antriebsnocken zum schlagenden Antrieb des Abtriebsnockens in einem Schlagbetrieb des mechanischen Schlagwerks ausgebildet ist und der Schlagkörper mit einer Antriebswelle zusammenwirkt, wobei an einem Außenumfang der Antriebswelle mindestens eine V-förmige Führungsnut vorgesehen ist, deren in einem Verbindungsabschnitt zusammenlaufende Grundlinien in Abtriebsrichtung zumindest abschnittsweise konkav-polygonal ausgebildet sind.
Aufgrund der erfindungsgemäß polygonal-konkaven Führungsnuten lässt sich neben anderen positiven Effekten das von einem Antriebsmotor zum Betrieb des Schlagwerks aufzubringende Antriebsdrehmoment reduzieren und damit einhergehend die Betriebsdauer eines insbesondere akkugespeisten Schlagschraubers signifikant steigern. Darüber hinaus ergibt sich eine verbesserte Synchronisierung zwischen den Antriebs- und den Abtriebsnocken des Schlagwerks, was unter anderem zu einer Verschleißminderung und einer Erhöhung der Lebensdauer führt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Handwerkzeugmaschine, die mit einer Werkzeugaufnahme und einem erfindungsgemäßen mechanischen Schlagwerk ausgestattet ist,
Fig. 2: eine perspektivische Teilansicht einer Antriebswelle mit zwei V-förmigen Führungsnuten,
Fig. 3: eine Draufsicht auf eine V-förmige Führungsnut der Antriebswelle von Fig. 2,
Fig. 4: eine perspektivische Ansicht eines Schlagkörpers mit einer Durchgangsöffnung,
Fig. 5: eine perspektivische Teilansicht des Schlagkörpers von Fig. 4 mit einer Mitnahmeaussparung,
Fig. 6: ein Messdiagramm, in dem eine durch die erfindungsgemäße Führungsnutgeometrie resultierende Axialverschiebung des Schlagkörpers von Fig. 4 und Fig. 5 in Abhängigkeit von einem Drehwinkel zwischen der Antriebswelle von Fig. 2 und Fig. 3 und dem Schlagkörper jeweils für eine gebräuchliche, lineare Führungsnut und eine erfindungsgemäße, konkav-polygonale Führungsnut aufgetragen ist, und
Fig. 7: ein Messdiagramm, in dem die durch die erfindungsgemäße Führungsnutgeometrie resultierende Axialgeschwindigkeit des Schlagkörpers von Fig. 4 und Fig. 5 in Abhängigkeit von der Zeit t jeweils für die gebräuchliche, lineare Führungsnut und die erfindungsgemäße, konkav-polygonale Führungsnut illustriert ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine Handwerkzeugmaschine 100, die mit einer Werkzeugaufnahme 450 und mit einem erfindungsgemäßen mechanischen Schlagwerk 200 ausgestattet ist. Die Handwerkzeugmaschine 100 weist ein Gehäuse 110 mit einem Handgriff 126 auf und ist gemäß einer Ausführungsform zur netzunabhängigen Stromversorgung mechanisch und elektrisch mit einem bevorzugt austauschbaren Akkupack 130 verbunden.
Die Handwerkzeugmaschine 100 ist beispielhaft als Akku-Drehschlagschrauber ausgebildet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Akku-Drehschlagschrauber beschränkt ist, sondern vielmehr bei unterschiedlichen Elektrowerkzeugen Anwendung finden kann, bei denen ein Werkzeug in Drehungen versetzt wird und ein erfindungsgemäßes Schlagwerk Anwendung findet, z.B. bei einer Schlagbohrmaschine etc., unabhängig davon, ob das Elektrowerkzeug netzunabhängig mit einem Akkupack oder netzabhängig betreibbar ist. Darüber hinaus wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf motorbetriebene Handwerkzeugmaschinen beschränkt ist.
In dem Gehäuse 110 sind ein von dem Akkupack 130 mit Strom versorgter, elektrischer Antriebsmotor 114, ein Getriebe 118 und das Schlagwerk 200 angeordnet. Der Antriebsmotor 114 ist z.B. über einen Handschalter 128 betätigbar, d.h. ein- und ausschaltbar, und kann ein beliebiger Motortyp sein, z.B. ein elektronisch kommutierter Motor oder ein Gleichstrommotor. Vorzugsweise ist der Antriebsmotor 114 derart elektronisch steuer- bzw. regelbar, dass sowohl ein Reversierbetrieb, als auch Vorgaben hinsichtlich einer gewünschten Drehgeschwindigkeit realisierbar sind. Die Funktionsweise und der Aufbau eines geeigneten Antriebsmotors sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und werden deshalb hier zwecks Knappheit der Beschreibung nicht weiter beschrieben.
Der Antriebsmotor 114 ist bevorzugt über eine zugeordnete Motorwelle 116 mit dem Getriebe 118 verbunden, das eine Drehung der Motorwelle 116 in eine Drehung einer zwischen Getriebe 118 und Schlagwerk 200 vorgesehenen Antriebswelle 120 umwandelt. Diese Umwandlung erfolgt bevorzugt derart, dass die Antriebswelle 120 sich relativ zur Motorwelle 116 mit vergrößertem Drehmoment, aber verringerter Drehgeschwindigkeit dreht. Der Antriebsmotor 114 ist illustrativ in einem Motorgehäuse 115 angeordnet und das Getriebe 118 in einem Getriebegehäuse 119, wobei das Getriebegehäuse 119 und das Motorgehäuse 115 beispielhaft in dem Gehäuse 110 angeordnet sind.
Das mit der Antriebswelle 120 gekoppelte, mechanische Schlagwerk 200 ist beispielhaft ein in einem optionalen Schlagwerkgehäuse 220 angeordnetes Dreh- bzw. Rotationsschlagwerk, das einen Schlagkörper 300 aufweist, der schlagartige Drehimpulse mit hoher Intensität ausführt und über eine Abtriebsnockenanordnung 410 auf eine Abtriebswelle 400, z.B. eine Abtriebsspindel, überträgt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Verwendung des optionalen Schlagwerkgehäuses 220 lediglich beispielhaften Charakter hat und nicht als Einschränkung der Erfindung dient. Diese kann vielmehr auch bei Schlagwerken ohne separate Schlagwerkgehäuse Anwendung finden, die z.B. unmittelbar im Gehäuse 110 der Handwerkzeugmaschine 100 angeordnet sind. Darüber hinaus sind die Funktionsweise und der Aufbau eines geeigneten Schlagwerks aus dem Stand der Technik, z.B. aus der DE 20 2006 014 850 U1 , hinlänglich bekannt und werden deshalb hier zwecks Knappheit der Beschreibung mit Ausnahme der unten bei Fig. 2 bis Fig. 7 gezeigten und beschriebenen Elemente nicht eingehender beschrieben. Allerdings sei an dieser Stelle explizit auf die DE 20 2006 014 850 U1 verwiesen, aus der eine Ausführungsform eines beispielhaften Schlagwerks abgeleitet werden kann.
An der Abtriebswelle 400 ist bevorzugt die Werkzeugaufnahme 450 vorgesehen, die vorzugsweise zur Aufnahme von Einsatzwerkzeugen ausgebildet ist und gemäß einer Ausführungsform zumindest mit einem Einsatzwerkzeug 140 mit Außenmehrkant-Kupplung 142, aber bevorzugt auch mit einem Einsatzwerkzeug mit Innenmehrkant-Kupplung, z.B. einem Steckschlüssel, verbindbar ist. Das Einsatzwerkzeug 140 ist beispielhaft als Schrauberbit mit der Außenmehrkant-Kupplung 142, illustrativ einer Sechskant-Kupplung, ausgebildet, die in einer geeigneten Innenaufnahme der Werkzeugaufnahme 450 angeordnet ist. Ein derartiges Schrauberbit sowie ein geeigneter Steckschlüssel sind hinreichend aus dem Stand der Technik bekannt, sodass hier zwecks Knappheit der Beschreibung auf eine eingehende Beschreibung verzichtet wird.
Der Schlagkörper 300 ist bevorzugt in Richtung der Werkzeugaufnahme 450 bzw. der Abtriebswelle 400 mittels einer nicht dargestellten Druckfeder axial vorgespannt. Die Abtriebswelle 400 mit der Werkzeugaufnahme 450, sowie das Schlagwerk 200, die Antriebswelle 120, das Getriebe 118, die Motorwelle 116 und der Antriebsmotor 114 sind illustrativ entlang einer Längsmittelachse 150 im Gehäuse 110 der Handwerkzeugmaschine 100 angeordnet.
Fig. 2 zeigt die Antriebswelle 120 von Fig. 1, die gemäß einer Ausführungsform zwei zumindest im Wesentlichen V-förmige Führungsnuten 162, 164 aufweist. Diese V-förmigen Führungsnuten 162, 164 sind bevorzugt in einen vorzugsweise zylindrischen Außenumfang 160 der gemäß einer Ausführungsform zumindest abschnittsweise hohlzylindrisch ausgeführten und koaxial zur Längsmittelachse 150 von Fig. 1 verlaufenden Antriebswelle 120 ausgebildet. Der hohlzylindrische Abschnitt der Antriebswelle 120 dient z.B. zur Aufnahme eine Führungselements bzw. Führungsdorns der Abtriebswelle 400 von Fig. 1.
Die V-förmigen Führungsnuten162, 164 weisen bevorzugt jeweils eine im Wesentlichen C-förmige und vorzugsweise halbkreisförmige Querschnittsgeometrie auf. In jeder Führungsnut 162, 164 ist jeweils eine Mitnehmerkugel 166, 168 aufgenommen. Die beiden Mitnehmerkugeln 166, 168 liegen vorzugsweise jeweils bis bevorzugt maximal zu ihren jeweiligen Äquatorialumfängen in den V-förmigen Führungsnuten 162, 164.
Fig. 3 zeigt die Antriebswelle 120 von Fig. 2 zur Verdeutlichung der gemäß einer Ausführungsform ausgebildeten, V-förmigen Führungsnut 162 von Fig. 2. Die V-förmige Führungsnut 162 verfügt bevorzugt über zwei Grundlinien 170, 172, die vorzugsweise in einem bogenförmigen, vorzugsweise zumindest näherungsweise halbkreisförmigen Verbindungsabschnitt 174 zusammenlaufen, der in eine Abtriebsrichtung 176 der Antriebswelle 120 weist. Der Verbindungsabschnitt 174 verfügt illustrativ über einen Radius R₁.
Die symmetrisch zur Längsmittelachse 150 von Fig. 1 verlaufenden Grundlinien 170, 172 weisen jeweils einen, sich beidseits an den Verbindungsabschnitt 174 anschließenden, bevorzugt zumindest annähernd geradlinigen Mittelabschnitt 180, 182 auf. An diesen schließt sich vorzugsweise jeweils ein wiederum bevorzugt zumindest annähernd geradliniger Endabschnitt 184, 186 unter einem von 180° abweichenden, stumpfen bzw. gestreckten Winkel γ₁ an. Die Grundlinien 170, 172 weisen somit erfindungsgemäß einen zumindest abschnittsweise konkav-polygonalen Verlauf auf, d.h, die Grundlinien 170, 172 stellen zwei Polygonzüge dar, die jeweils in Richtung der Längsmittelachse 150 zueinander "gekrümmt" ausgestaltet sind bzw. zueinander verlaufen. Parallel beabstandet zu jeder der beiden Grundlinien 170, 172 der V-förmigen Führungsnut 162 verläuft jeweils eine Höhenlinie 190, 192, die in einem dem Verbindungsabschnitt 174 gegenüberliegenden Verbindungspunkt P₁ bevorzugt spitzwinklig zusammenlaufen.
Fig. 4 zeigt den bevorzugt zylindrischen, massiven Schlagkörper 300 von Fig. 1, der gemäß einer Ausführungsform eine vorzugsweise zylindrische Durchgangsöffnung 302 aufweist. Diese umschließt die Längsmittelachse 150 von Fig. 1 bevorzugt koaxial. In einen Innenumfang 304 der Durchgangsöffnung 302 sind bevorzugt zwei Mitnahmeaussparungen 306, 308 eingelassen, die vorzugsweise jeweils eine annähernd C- bzw. L-förmige, bevorzugt halbkreisförmige Querschnittsgeometrie zur Aufnahme jeweils einer Mitnehmerkugel 166,168 von Fig. 2 bis bevorzugt maximal zu deren Äquatorialumfängen aufweisen.
An einer illustrativ kreisringförmigen Stirnseite 310 des Schlagkörpers 300 sind bevorzugt zwei nach Art von axialen Vorsprüngen ausgebildete Antriebsnocken 312, 314 vorzugsweise integral ausgebildet, die gemäß einer Ausführungsform beidseits der Durchgangsöffnung 302 und diametral zueinander positioniert sind. Die Antriebsnocken 312, 314 wirken in geeigneter Weise mit zwei nicht dargestellten Abtriebsnocken des Schlagwerks unter Schaffung der Abtriebsnockenanordnung 410 von Fig. 1 zusammen.
Fig. 5 zeigt den Schlagkörper 300 von Fig. 4 zur Verdeutlichung der gemäß einer Ausführungsform ausgebildeten Mitnahmeaussparung 306 von Fig. 4. Diese ist bevorzugt in den Innenumfang 304 der vorzugsweise zentrisch zur Längsmittelachse 150 verlaufenden Durchgangsöffnung 302 in dem Schlagkörper 300 ausgebildet.
Die Mitnahmeaussparung 306 ist bevorzugt korrespondierend zu der mit ihr zusammenwirkenden V-förmigen Führungsnut 162 bzw. 164 von Fig. 2 ausgebildet und verfügt über einen bogenförmigen, vorzugsweise zumindest annähernd halbkreisförmigen Verbindungsabschnitt 320 mit einem Radius R₂, an den sich beidseits jeweils eine Basislinie 322, 324 anschließt. Diese verfügt jeweils über einen geradlinigen Mittelabschnitt 326, 328, der bevorzugt jeweils unter einem von 180° verschiedenen, stumpfen bzw. gestreckten Winkel γ₂ in einen ebenfalls geradlinigen Endabschnitt 330, 332 übergeht. Parallel beabstandet zu den Basislinien 322, 324 verläuft bevorzugt jeweils eine näherungsweise S-förmig geschwungene Höhenlinie 334, 336, die spitzwinklig in einem gegenüberliegend zum Verbindungsabschnitt 320 befindlichen Punkt P₂ zusammenlaufen.
Entsprechendes gilt für den geometrischen Verlauf der hier verdeckten zweiten, bevorzugt diametral zur Mitnahmeaussparung 306 angeordneten Mitnahmeaussparung 308 von Fig. 4. Die Radien R₁ der V-förmigen Führungsnuten (vgl. Fig. 2 und Fig. 3) und die Radien R₂ der Mitnahmeaussparungen 306, 308 sind vorzugsweise gleich groß dimensioniert.
Fig. 6 zeigt ein Messdiagramm, in dem eine durch die erfindungsgemäße Führungsnutgeometrie resultierende Axialverschiebung S(θ) des Schlagkörpers 300 von Fig. 4 und Fig. 5 in Abhängigkeit von einem Drehwinkel θ zwischen der Antriebswelle 120 von Fig. 2 und Fig. 3 und dem Schlagkörper 300 jeweils für eine gebräuchliche lineare Führungsnut und die erfindungsgemäße konkav-polygonale Führungsnut 162 bzw. 164 von Fig. 2 und Fig. 3 aufgetragen ist. Zu erkennen ist, dass sich im Fall der gebräuchlichen linearen Führungsnut - wie mit einem punktierten Graphen 500 angedeutet - im Vergleich zu der erfindungsgemäß zumindest abschnittsweise konkav-polygonalen Führungsnut 162 bzw. 164 von Fig. 2 und Fig. 3 - wie mit einem gestrichelten Kurvenverlauf 600 angedeutet - in Abhängigkeit vom auf einer horizontalen Koordinatenachse aufgetragenen Drehwinkel θ jeweils eine geringere und lediglich in zwei (Knick-)-Punkten K_{1, 2} des Graphen 500 eine ungefähr gleich große Axialverschiebung des Schlagkörpers 300 ergibt. Die beiden Graphen 500, 600 verlaufen hierbei jeweils spiegelsymmetrisch zur vertikalen Koordinatenachse, an der die Axialverschiebung S(θ) aufgetragen ist.
Der Verlauf des Graphen 600 ergibt sich aufgrund der oben beschriebenen Führungsnutengeometrie der konkav-polygonalen Führungsnuten 162 bzw. 164 von Fig. 2 und Fig. 3 und weist demzufolge ebenfalls einen bogenförmigen Verbindungsabschnitt 602 mit einem Radius R₃ auf, der dem Verbindungsabschnitt 174 von Fig. 3 entspricht und an den sich beidseits jeweils ein zumindest annähernd geradliniger Mittelabschnitt 604, 606 anschließt, wobei diese Mittelabschnitte 604, 606 den Mittelabschnitten 180,182 von Fig. 3 entsprechen. Ein Winkel α₁ zwischen einer illustrativen Waagerechten 612, bzw. einer illustrativ zur horizontalen Koordinatenachse eingezeichneten ersten Parallelen, und beiden Mittelabschnitten 604, 606 ist bevorzugt größer als 45° und beträgt illustrativ jeweils etwa 55°. Dieser Winkel α₁ ist vorzugsweise größer als ein Winkel α₂ zwischen einer entsprechenden Waagerechten 614, bzw. einer illustrativ zur horizontalen Koordinatenachse eingezeichneten zweiten Parallelen, und zwei Endabschnitten 608, 610, die den Endabschnitten 184,186 von Fig. 3 entsprechen, der bevorzugt kleiner als 45° ist und illustrativ etwa 43° beträgt. Hieraus ergibt sich weiterhin, dass die beiden Endabschnitte 608, 610 in zwei (Knick-)Punkten K_{1, 2} jeweils unter einem von 180° verschiedenen Winkel γ₃ an die Mittelabschnitte 604, 606 anschließen. Dieser stumpfwinklige bzw. gestreckte Winkel γ₃ beträgt bevorzugt etwa 165°. Der Radius R₃ korrespondiert vorzugsweise mit den Radien R_{1, 2} der V-förmigen und konkav-polygonalen Führungsnuten 162 bzw. 164 von Fig. 2 und Fig. 3 der Antriebswelle 120 von Fig. 2 bzw. den Mitnahmeaussparungen 306,308 von Fig. 4 des Schlagkörpers 300 von Fig. 4 und Fig. 5. Entsprechendes gilt für die drei Winkel γ_{1, 2, 3} (vgl. insb. Fig. 3 und Fig. 5).
Fig. 7 illustriert ein weiteres Messdiagramm, in dem eine durch die erfindungsgemäße Führungsnutgeometrie resultierende Axialgeschwindigkeit v(t) des Schlagkörpers 300 von Fig. 4 und Fig. 5 in Abhängigkeit von der Zeit t jeweils für eine gebräuchliche lineare Führungsnut und die konkav-polygonale Führungsnut 162 bzw. 164 von Fig. 2 und Fig. 3 aufgetragen ist. Zu erkennen ist, dass sich bei der gebräuchlichen, linearen Führungsnut - wie mit einem punktierten Graphen 700 angedeutet - im Vergleich zu der erfindungsgemäß zumindest abschnittsweise konkav-polygonalen Führungsnut 162 bzw. 164 von Fig. 2 und Fig. 3 - wie mit einem gestrichelten Kurvenverlauf 800 angedeutet - in Abhängigkeit von der auf einer horizontalen Koordinatenachse aufgetragenen Zeit t stets eine geringere Axialgeschwindigkeit v(t) des Schlagkörpers 300 von Fig. 4 und Fig. 5 einstellt. Der Abschnitt 802, die Abschnitte 804, 806 sowie die Abschnitte 808, 810 des Graphen 800 korrespondieren hierbei mit dem Verbindungsabschnitt 602, den Mittelabschnitten 604, 606 sowie den Endabschnitten 608, 610 des Graphen 600 von Fig. 6.
Insbesondere resultiert aus den erfindungsgemäß zumindest abschnittsweise polygonal-konkaven Führungsnuten 162 bzw. 164 von Fig. 2 und Fig. 3 ein geringerer Anstieg der Axialgeschwindigkeit v(t) des Schlagkörpers 300 von Fig. 4 und Fig. 5 über die Zeit t, was im Ergebnis unter anderem zu einer geringen Anzahl und Härte von Kollisionssituationen zwischen den Antriebs- und den Abtriebsnocken des Schlagwerks 200 von Fig. 1 führt. Hieraus resultieren ein weicheres und zugleich verschleißärmeres Laufverhalten des Schlagwerks 200 von Fig. 1 und damit verbunden eine signifikante Erhöhung des Bedienkomforts der Handwerkzeugmaschine 100 von Fig. 1. Darüber hinaus erfordert das mit den zumindest abschnittsweise konkav-polygonalen Führungsnuten 162 bzw. 164 von Fig. 2 und Fig. 3 ausgestattete Schlagwerk 200 der Handwerkzeugmaschine 100 von Fig. 1 geringere Antriebsdrehmomente, sodass im Fall einer netzunabhängig gespeisten Handwerkzeugmaschine eine längere Betriebszeit des elektrischen Antriebsmotors 114 von Fig. 1 ohne zwischenzeitliche Akkupackwechsel oder zwischenzeitliches Aufladen des Akkupacks 130 von Fig. 1 möglich ist.

Claims

Handwerkzeugmaschine (100) mit einem mechanischen Schlagwerk (200), die eine Antriebswelle (120) zum drehenden Antrieb eines dem mechanischen Schlagwerk (200) zugeordneten Schlagkörpers (300) aufweist, wobei an einem Außenumfang (160) der Antriebswelle (120) mindestens eine V-förmige Führungsnut (162, 164) vorgesehen ist, deren in einem Verbindungsabschnitt (174) zusammenlaufende Grundlinien (170, 172) in Abtriebsrichtung (176) zumindest abschnittsweise konkav-polygonal ausgebildet sind.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der mindestens einen Führungsnut (162, 164) der Antriebswelle (120) eine Mitnehmerkugel (166, 168) angeordnet ist, die in eine an einem Innenumfang (304) einer Durchgangsöffnung (302) des Schlagkörpers (300) ausgebildete Mitnahmeaussparung (306, 308) eingreift.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (174) zwischen den Grundlinien (170, 172) der V-förmigen Führungsnut (162, 164) zumindest im Wesentlichen halbkreisförmig gekrümmt ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (174) einen vergrößerten Radius (R₁) aufweist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundlinien (170, 172) beidseits des Verbindungsabschnitts (174) jeweils einen im Wesentlichen geradlinigen Mittelabschnitt (180, 182) mit einem ersten vorgegebenen Steigungswinkel (α₁) aufweisen, der bevorzugt größer als 45° ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die beiden Mittelabschnitte (180, 182) jeweils ein im Wesentlichen geradliniger Endabschnitt (184, 186) mit einem zweiten vorgegebenen Steigungswinkel (α₂) anschließt, der bevorzugt kleiner als 45° ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste vorgegebene Steigungswinkel (α₁) größer als der zweite vorgegebene Steigungswinkel (α₂) ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei parallel beabstandet zu jeder Grundlinie (170, 172) der V-förmigen Führungsnut (162, 164) angeordnete Höhenlinien (190, 192) in einem Verbindungspunkt (P₁) spitzwinklig zusammenlaufen.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine V-förmige Führungsnut (162, 164) eine im Wesentlichen halbkreisförmige Querschnittsgeometrie aufweist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Mitnahmeaussparung (306, 308) hohlkehlförmig mit einer im Wesentlichen korrespondierend zur Grundlinie verlaufenden Basislinie (322, 324) ausgebildet ist.
Mechanisches Schlagwerk (200), das einen mit mindestens einem Antriebsnocken (312, 314) versehenen Schlagkörper (300) und eine mit mindestens einem Abtriebsnocken (312, 314) versehene Abtriebswelle (400) aufweist, wobei der mindestens eine Antriebsnocken (312, 314) zum schlagenden Antrieb des Abtriebsnockens in einem Schlagbetrieb des mechanischen Schlagwerks (200) ausgebildet ist und der Schlagkörper (300) mit einer Antriebswelle (120) zusammenwirkt, wobei an einem Außenumfang (160) der Antriebswelle (120) mindestens eine V-förmige Führungsnut (162, 164) vorgesehen ist, deren in einem Verbindungsabschnitt (174) zusammenlaufende Grundlinien (170, 172) in Abtriebsrichtung (176) zumindest abschnittsweise konkav-polygonal ausgebildet sind.