EP3426442B1

EP3426442B1 - Handwerkzeugmaschine mit einer drehmomentkupplung

Info

Publication number: EP3426442B1
Application number: EP17709619.5A
Authority: EP
Inventors: Heiko Roehm
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2017-03-02
Publication date: 2020-06-24
Anticipated expiration: 2037-03-02
Also published as: CN109219502A; DE102016203886A1; WO2017153245A1; CN109219502B; EP3426442A1

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine mit einem Getriebe und einer Drehmomentkupplung, die eine dem Getriebe zugeordnete Begrenzungseinheit aufweist, der ein von mindestens einem Federelement axial in Richtung des Motors beaufschlagtes Übertragungselement zugeordnet ist, wobei eine Momentenhöhe der Drehmomentkupplung über ein von einem Benutzer betätigbares Bedienelement zumindest innerhalb vorgegebener Grenzen einstellbar ist.
Aus der DE 10 2009 046 663 A1 ist eine Handwerkzeugmaschine mit einem nach Art eines Planetengetriebes ausgebildeten Getriebe und einer Drehmomentkupplung bekannt, die eine dem Getriebe zugeordnete Begrenzungseinheit zum Einstellen einer maximalen, vom Getriebe auf eine Werkzeugaufnahme der Handwerkzeugmaschine übertragbaren Momentenhöhe aufweist. Die Einstellung der Momentenhöhe erfolgt mit Hilfe einer zugeordneten Einstellhülse innerhalb von vorgegebenen Grenzen. Die Drehmomentkupplung weist ein Übertragungselement auf, das von einem Federelement mit einer vorgegebenen Federkraft axial in Richtung von kugelförmigen Rastkörpern beaufschlagt wird, die der Begrenzungseinheit zugeordnet sind. Die kugelförmigen Rastkörper werden von dem Übertragungselement gegen ein Hohlrad des Planetengetriebes beaufschlagt.
In der EP 2 777 891 A1 wird eine Kupplung für eine Handwerkzeugmaschine mit einem Einstellring offenbart.
Aus der US 2011/127059 A1 ist eine Handwerkzeugmaschine mit einem Kupplungsmechanismus bekannt.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine mit einem Getriebe und einer Drehmomentkupplung, die eine dem Getriebe zugeordnete Begrenzungseinheit aufweist und der ein von mindestens einem Federelement, insbesondere axial in Richtung des Motors, alternativ in Richtung der Werkzeugaufnahme, beaufschlagtes Übertragungselement zugeordnet ist, wobei eine Momentenhöhe der Drehmomentkupplung über ein von einem Benutzer betätigbares Bedienelement zumindest innerhalb vorgegebener Grenzen einstellbar ist. Die Begrenzungseinheit weist mindestens einen Rastkörper auf, der in axialer Richtung der Drehmomentkupplung zumindest abschnittsweise in das Übertragungselement eingreift.
Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung einer Handwerkzeugmaschine, bei der eine zuverlässige Führung des Übertragungselements gewährleistet ist. Das bevorzugt nach Art eines Druckblechs ausgebildete Übertragungselement ist durch die Rastkörper sowohl in radialer als auch in axialer Richtung zuverlässig positioniert, so dass sich die Reibung und damit einhergehend der Verschleiß verringern. Ferner ergibt sich eine reduzierte axiale Baulänge der Drehmomentkupplung bei einem zugleich reduzierten Gewicht. Aufgrund des verminderten Gewichts werden bei aktiver Drehmomentkupplung weniger Vibrationen hervorgerufen. Weiterhin besteht zwischen den Rastkörpern und dem Druckblech jeweils mindestens ein Linienkontakt anstelle eines Punktkontaktes, wie bei herkömmlichen Drehmomentkupplungen. Darüber hinaus werden die Kupplungskräfte bei aktiver Drehmomentkupplung zur Maximierung der Lebensdauer harmonisiert.
Das Übertragungselement weist mindestens eine Aussparung zur zumindest abschnittsweise axialen Aufnahme des mindestens einen Rastkörpers auf.
Hierdurch ergibt sich eine verlässliche Lagesicherung des Übertragungselements mittels der Rastkörper.
Gemäß einer Ausführungsform ist die mindestens eine Aussparung nach Art einer Öffnung ausgebildet und der mindestens eine Rastkörper ist kugelförmig ausgebildet, wobei der mindestens eine kugelförmige Rastkörper zumindest abschnittsweise in die Öffnung eingreift.
Hierdurch können die gebräuchlicherweise als Rastkörper verwendeten, kugelförmigen Rastkörper Anwendung finden, während die Öffnungen z.B. als leicht zu fertigende, zylindrische Bohrungen ausgeführt sein können.
Erfindungsgemäß ist ein Durchmesser der mindestens einen Aussparung kleiner als ein Durchmesser des mindestens einen kugelförmigen Rastkörpers.
Infolgedessen kann sich der mindestens eine Rastkörper in axialer Richtung nicht durch das Übertragungselement hindurchdrücken. Ein Durchmesser der Aussparung ist vorzugsweise kleiner als das 0,9-fache des Durchmessers des Rastkörpers. Ggfls. kann ein umlaufender Rand der Aussparung prismatisch angefast sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die mindestens eine Aussparung eine mehreckige Grundfläche auf und der mindestens eine Rastkörper ist zylinderförmig ausgebildet, wobei der mindestens eine zylinderförmige Rastkörper zumindest abschnittsweise in die mindestens eine Aussparung eingreift.
Hierdurch können auch walzenförmige bzw. rollenförmige Rastkörper zum Einsatz kommen, die im Vergleich zu kugelförmigen Rastkörpern einen geradlinigen Kontakt mit dem Hohlrad ermöglichen.
Erfindungsgemäß ist eine umfangsseitige Breite der mindestens einen Aussparung kleiner als ein Durchmesser des mindestens einen zylinderförmigen Rastkörpers.
Hierdurch wird ein etwaiges Hindurchdrücken und damit unter Umständen einhergehendes Verklemmen des mindestens einen Rastkörpers innerhalb des Übertragungselements verhindert.
Bevorzugt weist das Getriebe mindestens ein Hohlrad auf, die Begrenzungseinheit weist mindestens drei Rastkörper sowie eine stirnseitig an dem Hohlrad ausgebildete Kopplungsgeometrie auf und das Übertragungselement weist mindestens drei Aussparungen auf.
Infolgedessen wird eine umfangsseitig gleichmäßige Abstützung des Übertragungselements in axialer Richtung erzielt. Die Kopplungsgeometrie ist bevorzugt mit einer der Anzahl der Rastkörper bzw. der Aussparungen entsprechenden Anzahl von trapezförmigen Anlauframpen realisiert.
Vorzugsweise ist das Übertragungselement scheibenförmig ausgebildet und weist mindestens drei radial einwärts gerichtete Vorsprünge auf, in denen jeweils eine der mindestens drei Aussparungen ausgebildet ist.
Die Erfindung ermöglicht somit ein einfaches Abschalten der Drehmomentkupplung.
Bevorzugt weist das mindestens eine Federelement mindestens eine Druckfeder auf.
Hierdurch ist eine umfangsseitig gleichmäßige Kraftbeaufschlagung gegeben.
Vorzugsweise ist das Getriebe nach Art eines Planetengetriebes ausgebildet und weist mindestens ein Hohlrad auf, wobei der mindestens eine Rastkörper mittels des Übertragungselements gegen das Hohlrad axial kraftbeaufschlagt ist.
Hierdurch ist eine konstruktiv einfache Realisierung der Drehmomentkupplung möglich.
Nach Maßgabe einer Weiterbildung ist der mindestens eine Rastkörper zum Abrollen an dem Hohlrad ausgebildet.
Hierdurch ergibt sich ein weitgehend geräusch- und verschleißarmer Betrieb der aktiven Drehmomentkupplung.
Vorzugsweise ist das von dem Benutzer betätigbare Bedienelement dazu ausgebildet, eine Einstellung einer von dem mindestens einen Federelement ausgeübten Federkraft zu ermöglichen.
Infolgedessen kann die Momenthöhe einem jeweiligen Anwendungsszenario angepasst werden. Das Bedienelement ist bevorzugt als eine in Bezug zum Werkzeuggehäuse benutzerseitig verdrehbare Momenteneinstellhülse ausgeführt.

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 Ansicht einer Handwerkzeugmaschine mit einer Drehmomentkupplung gemäß einer Ausführungsform,
Fig. 2: eine Schnittansicht eines Ausschnitts 220 der Handwerkzeugmaschine von Fig. 1 mit einem Übertragungselement gemäß einer ersten Ausführungsform,
Fig. 3: eine Explosionsansicht eines Teils des Ausschnitts 220 von Fig. 1, und
Fig. 4: die Schnittansicht von Fig. 2 mit einem Übertragungselement gemäß einer zweiten Ausführungsform.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt beispielhaft eine mit einer Drehmomentkupplung 160 versehene Handwerkzeugmaschine 100. Die Handwerkzeugmaschine 100 weist illustrativ ein Werkzeuggehäuse 105 mit einem Handgriff 115 auf.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Handwerkzeugmaschine 100 zur netzunabhängigen Stromversorgung mechanisch und elektrisch mit einem Akkupack 210 verbindbar. In Fig. 1 ist die Handwerkzeugmaschine 100 beispielhaft als Acku-Bohrschrauber ausgebildet, wobei der Akkupack 210 festverbaut oder austauschbar sein kann. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Akku-Bohrschrauber beschränkt ist, sondern vielmehr bei unterschiedlichen Handwerkzeugmaschinen Anwendung finden kann, die eine der Drehmomentkupplung 160 entsprechende Drehmomentkupplung aufweisen, unabhängig davon, ob die Handwerkzeugmaschine elektrisch, d.h. netzunabhängig mit dem Akkupack 210 oder netzabhängig, und/oder nicht-elektrisch betreibbar ist.
In dem Werkzeuggehäuse 105 sind beispielhaft ein von dem Akkupack 210 mit Strom versorgter, elektrischer Antriebsmotor 200 und ein Getriebe 170 angeordnet. Der Antriebsmotor 200 ist über das Getriebe 170 mit einer Antriebswelle 120, z.B. einer Antriebsspindel, verbunden. Der Antriebsmotor 200 ist illustrativ in einem Motorgehäuse 202 angeordnet und das Getriebe 170 ist in einem Getriebegehäuse 110 untergebracht, wobei das Getriebegehäuse 110 und das Motorgehäuse 202 beispielhaft in dem Werkzeuggehäuse 105 angeordnet sind.
Das Getriebe 170 ist zur Übertragung eines von dem Antriebsmotor 200 erzeugten Drehmoments auf die Antriebsspindel 120 ausgebildet und gemäß einer Ausführungsform ein mit verschiedenen Gang- bzw. Planetenstufen ausgebildetes Planetengetriebe 171, das im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 100 vom Antriebsmotor 200 drehend angetrieben wird. Der Antriebsmotor 200 ist z.B. über einen Handschalter 212 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 200 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, sodass hier zwecks Knappheit der Beschreibung auf eine eingehende Beschreibung verzichtet wird.
Die Antriebsspindel 120 ist über eine Lageranordnung 130 drehbar im Werkzeuggehäuse 105 gelagert. Der Antriebsspindel 120 ist eine Werkzeugaufnahme 140 zugeordnet, die im Bereich einer Stirnseite 112 des Werkzeuggehäuses 105 angeordnet ist und illustrativ ein Bohrfutter 145 aufweist. Die Lageranordnung 130 weist gemäß einer Ausführungsform mindestens zwei Lagerstellen 132, 134 zur drehbeweglichen Lagerung der Antriebsspindel 120 auf.
Die Werkzeugaufnahme 140 dient zur Aufnahme eines Einsatzwerkzeugs 150 und kann an die Antriebsspindel 120 angeformt sein oder aufsatzförmig mit dieser verbunden sein. In Fig. 1 ist die Werkzeugaufnahme 140 beispielhaft aufsatzartig ausgebildet und mittels einer an der Antriebswelle 120 bzw. der Antriebsspindel vorgesehenen Befestigungsvorrichtung 122 an dieser befestigt. Die Befestigungsvorrichtung 122 ist hier exemplarisch als Außengewinde ausgeführt.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Handwerkzeugmaschine 100 wie oben beschrieben die Drehmomentkupplung 160 auf. Diese ist illustrativ mit einem von einem Benutzer der Handwerkzeugmaschine 100 betätigbaren, insbesondere verdrehbaren Bedienelement 165 ausgestattet. Das von dem Benutzer betätigbare Bedienelement 165 ist zur Einstellung einer von dem Benutzer jeweils gewünschten, z.B. arbeitsspezifischen Drehmomentbegrenzung durch die Drehmomentkupplung 160 bzw. zur Einstellung einer jeweiligen Momentenhöhe der Drehmomentkupplung 160, zumindest innerhalb vorgegebener Grenzen, ausgebildet. Hierbei ist das Bedienelement 165 der Drehmomentkupplung 160 beispielhaft hülsenförmig ausgebildet und wird deshalb nachfolgend auch als die "Momenteneinstellhülse" 165 bezeichnet. Die Drehmomentkupplung 160 wird nachfolgend in Bezug auf die in Fig. 2 vergrößert dargestellte Ansicht des Ausschnitts 220 der Handwerkzeugmaschine 100 eingehender erläutert.
Fig. 2 zeigt den Ausschnitt 220 der Handwerkzeugmaschine 100 von Fig. 1, wobei zwecks Einfachheit und Übersichtlichkeit der Zeichnung auf eine Darstellung der Werkzeugaufnahme 140 und des Einsatzwerkzeugs 150 von Fig. 1 verzichtet wurde. Dieser Ausschnitt 220 zeigt unter anderem das in das Getriebegehäuse 110 integrierte Getriebe 170, das hier lediglich exemplarisch als ein Planetengetriebe 171 ausgeführt ist. Darüber hinaus zeigt der Ausschnitt 220 die zumindest abschnittsweise im Kupplungsgehäuse 161 angeordnete Drehmomentkupplung 160 sowie eine dem Planetengetriebe 171 zugeordnete Begrenzungseinheit 230.
Das Planetengetriebe 171 umfasst exemplarisch eine hintere, dem Antriebsmotor 200 von Fig. 1 zugewandte Planetenstufe 172 mit einem nicht dargestellten, vom Antriebsmotor drehend antreibbaren Sonnenrad und drei Planetenrädern, von denen hier lediglich zwei Planetenräder 174, 175 sichtbar sind. Die Planetenräder 174, 175 der hinteren Planetenstufe 172 sind mit einem Planetenträger 176 verbunden. Eine mittlere Planetenstufe 177 umfasst drei mit einem Planetenträger 178 verbundene Planetenräder, von denen hier lediglich ein Planetenrad 179 sichtbar ist. Die Planetenräder der mittleren Planetenstufe 177 sind von einem an dem Planetenträger 176 der hinteren Planetenstufe 172 ausgebildeten Sonnenrad 180 drehend antreibbar. Ein an dem Planetenträger 178 der mittleren Planetenstufe 177 ausgebildetes Sonnenrad 181 treibt seinerseits wiederum drei Planetenräder einer vorderen Planetenstufe 182 an, die mit einem Planetenträger 183 verbunden sind, wobei von den drei Planetenrädern der vorderen Planetenstufe 182 lediglich ein Planetenrad 184 sichtbar ist. Die Planetenräder der vorderen Planetenstufe 182 stehen illustrativ im Eingriff mit einer Innenverzahnung 185 eines Hohlrads 190. Der Planetenträger 183 der vorderen Planetenstufe 182 ist exemplarisch drehfest, beispielsweise mittels einer Formschlussverbindung, mit der Antriebswelle 120 bzw. der Antriebsspindel verbunden.
An einem freien Ende 123 der Antriebswelle 120 ist beispielhaft die Befestigungsvorrichtung 122 für die Werkzeugaufnahme 140 von Fig. 1 vorgesehen. Die Antriebswelle 120 bzw. die Antriebsspindel ist mittels der ersten und der zweiten Lagerstelle 132, 134 als Bestandteile der Lageranordnung 130 von Fig. 1 drehbar im Kupplungsgehäuse 161 aufgenommen, wobei die erste Lagerstelle 132 exemplarisch als ein Gleitlager 136 und die zweite Lagerstelle 134 als ein Kugellager 138 ausgebildet ist.
Der Begrenzungseinheit 230 ist ein von mindestens einem und bevorzugt sechs Federelementen - von denen hier lediglich exemplarisch ein einzelnes mit einer Druckfeder 232 ausgeführtes Federelement 234 sichtbar ist - in Richtung des Planetengetriebes 171 bzw. in Richtung des Antriebsmotors 200 beaufschlagtes Übertragungselement 240 bzw. Druckblech zugeordnet. Vorzugsweise sind die sechs Federelemente bzw. die Druckfedern umfangsseitig gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet.
Zwischen dem vorzugsweise zumindest näherungsweise scheibenförmigen Übertragungselement 240 und einer dem freien Ende 123 der Antriebswelle 120 zugewandten Stirnseite 236 des Hohlrads 190 sind gleichfalls mindestens zwei, vorzugsweise drei und bevorzugt sechs Rastkörper - von denen hier lediglich ein einzelner kugelförmiger Rastkörper 250 sichtbar ist - angeordnet. Aufgrund der von den Druckfedern auf das Übertragungselement 240 in axialer Richtung ausgeübten Federkraft, werden der Rastkörper 250 sowie alle übrigen Rastkörper gegen eine an der Stirnseite 236 des Hohlrads 190 ausgeformte Kopplungsgeometrie 252 beaufschlagt. Die Druckfeder 232 sowie alle weiteren Druckfedern sind zwischen dem Übertragungselement 240 und einem Federelementhalter 238 beidseitig eingespannt, wobei die Druckfeder 232 in der hier gezeigten axialen Position des Federelementhalters 238 unter einer zumindest geringfügigen axialen Vorspannung steht.
Das der Drehmomentkupplung 160 zugeordnete Bedienelement 165 bzw. die Drehmomenteinstellhülse von Fig. 1 ist verdrehbar, bevorzugt jedoch zumindest im Wesentlichen axial unbeweglich am Kupplungsgehäuse 161 angeordnet. Das Einstellen eines von der Drehmomentkupplung 160 maximal übertragbaren Drehmoments erfolgt durch das Verdrehen des Bedienelements 165 bzw. der Drehmomenteinstellhülse seitens des Benutzers, wodurch der Federelementhalter 238 zur Variation der axialen Federkraft des mindestens einen Federelements 234 in Richtung eines Doppelpfeils 300 axial verschiebbar ist.
Das Bedienelement 165 bzw. die Drehmomenteinstellhülse ist bevorzugt drehfest mit einem innenliegenden, mutterartigen Einstellring 242 gekoppelt, an dem mindestens ein radial einwärts gerichtetes Eingreifelement 244 ausgebildet ist, das in ein außenumfänglich am Kupplungsgehäuse 161 vorgesehenes Außengewinde 246 eingreift. Die gewindeartige Verbindung zwischen dem mindestens einen Eingreifelement 244 und dem Außengewinde 246 des Kupplungsgehäuses 161 dient vorzugsweise dazu, durch eine Verdrehung des Bedienelements 165 bzw. der Drehmomenteinstellhülse den Einstellring 242 am Außengewinde 246 zu führen und somit eine Verschiebung des Einstellrings 242 parallel zur Längsrichtung der Antriebswelle 120 bzw. der Antriebsspindel - wie mit dem Doppelpfeil 300 angedeutet - zu bewirken und hierdurch die Federkraft der Federelemente bzw. der Druckfedern in vorgegebenen Grenzen zu variieren.
Das Übertragungselement 240 weist in der hier illustrierten ersten Ausführungsform vorzugsweise sechs, jeweils axial durchgehend ausgeführte Aussparungen auf, die umfangsseitig gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet sind und von denen hier lediglich eine Aussparung 260 dargestellt ist, in die der Rastkörper 250 bevorzugt zumindest abschnittsweise eintaucht. Die Aussparung 260 ist hier lediglich exemplarisch als eine kreisrunde Öffnung 262 bzw. eine zylindrische Bohrung ausgeführt, deren Durchmesser D_A kleiner als ein Durchmesser D_K des hier gleichfalls lediglich exemplarisch kugelförmigen Rastkörpers 250 ist. Bevorzugt ist der Durchmesser D_A der Aussparung 260 kleiner als das 0,9-fache des Durchmessers des Rastkörpers 250.
Aufgrund der axial zumindest abschnittsweise in das Übertragungselement 240 eintauchenden Rastkörper ist eine kürzere axiale Baulänge der Drehmomentkupplung 160 sowie ein geringeres Gewicht derselben realisierbar. Darüber hinaus ist insbesondere eine verlässliche radiale Führung des Übertragungselements 240 gegeben, was mit einer Reibungs- und Verschleißminderung einhergeht und zu einer Lebensdauerverlängerung der Handwerkzeugmaschine beiträgt. Daneben ergibt sich durch die runden Aussparungen zwischen den Rastkörpern und dem Übertragungselement 240 jeweils eine kreisförmige Kontaktlinie bzw. Berührzone. Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass abweichend von den hier lediglich exemplarisch angeführten sechs Federelementen, den sechs Rastkörpern sowie den hiermit korrespondierend sechs Aussparungen als Teile der Begrenzungseinheit 230 eine hiervon abweichende Anzahl von Federelementen, Rastkörpern und Aussparungen vorgesehen sein kann, wobei die Anzahl der Rastkörper und Aussparungen jedoch jeweils gleich groß gewählt sein sollte.
Im Kontext der vorliegenden Erfindung ist die Begrenzungseinheit 230 mit dem mindestens einen Federelement 234, dem Übertragungselement 240, den Rastkörpern 250 sowie der Kopplungsgeometrie 252 an der Stirnseite 236 des Hohlrads 190 gebildet. Die Drehmomentkupplung 160 umfasst im Wesentlichen das Kupplungsgehäuse 161, das Bedienelement 165 bzw. die Drehmomenteinstellhülse sowie den Einstellring 242 mit dem mindestens einen Eingreifelement 244 sowie das mit diesem zur Transformation der Drehbewegung des Bedienelements 165 in eine translatorische Bewegung des Federelementhalters 238 zusammenwirkende Außengewinde 246 des Kupplungsgehäuses 161.
Innerhalb des Planetengetriebes 171 fällt durch die Drehmoment- und Drehzahlwandlung ein Abstützdrehmoment an, das von den Planetenrädern der vorderen Planetenstufe 182 auf das Hohlrad 190 übertragen wird. Die Drehmomentkupplung 160 spricht an, wenn das Abstützdrehmoment größer wird, als das von der Begrenzungseinheit 230 aufgebrachte Haltedrehmoment, so dass das Hohlrad 190 in letzter Konsequenz durchrutscht bzw. durchdreht. In diesem Fall ist die Übertragung von Drehzahl zwischen der vorderen Planetenstufe 181 des Planetengetriebes 171 und der Antriebswelle 120 unterbrochen bzw. außer Kraft gesetzt und die Übertragung von Drehmoment begrenzt. Das jeweilige auf das Hohlrad 190 einwirkende Haltedrehmoment der Begrenzungseinheit 230 ist hierbei abhängig von der axialen Position des Federelementhalters 238 und damit von der Drehstellung des Bedienelements 165.
In der hier illustrierten axialen Stellung des Federelementhalters 238 ist das mindestens eine Federelement 234 weitgehend entspannt, so dass der mindestens eine Rastkörper 250 von dem Übertragungselement 240 mit einer vergleichsweise geringen axialen Federkraft gegen die Kopplungsgeometrie 252 der Stirnseite 236 des Hohlrads 190 des Planetengetriebes 171 beaufschlagt ist. Hierdurch rutscht bzw. dreht das Hohlrad 190 bereits bei verhältnismäßig kleinen auf die Antriebswelle 120 bzw. die Antriebsspindel einwirkenden Drehmomenten durch und die Handwerkzeugmaschine befindet sich in einem "Schraubmodus".
Ist das mindestens eine Federelement 234 hingegen stärker gespannt bzw. komprimiert, was durch das axiale Verschieben des Federelementhalters 238 in Richtung des Planetengetriebes 171 bzw. in Richtung des Antriebsmotors 200 durch benutzerseitiges Verdrehen des Bedienelements 165 erreichbar ist, so wird der mindestens eine Rastkörper 250 durch das Übertragungselement 240 mit einer höheren Federkraft gegen das Hohlrad 190 beaufschlagt, woraus ein höheres Haltedrehmoment resultiert und dieses erst bei höheren an der Antriebswelle 120 angreifenden Drehmomenten anfängt durchzurutschen bzw. durchzudrehen. Ist das mindestens eine Federelement 234 bzw. die Druckfeder 232 nahezu vollständig komprimiert, so wird der mindestens eine Rastkörper 250 durch das Übertragungselement 240 mit einer so hohen axialen Federkraft gegen die Kopplungsgeometrie 252 der Stirnseite 236 des Hohlrads 190 beaufschlagt, dass dieses praktisch nicht mehr durchrutschen kann und ein "Bohrmodus" der Handwerkzeugmaschine aktiviert ist, in dem an der Antriebswelle 120 ein maximales Arbeitsdrehmoment abgreifbar ist. Alternativ hierzu kann auch ein axialer Abstand zwischen dem Federelementhalter 238 und dem Übertragungselement 240 kleiner ausgebildet sein, als entsprechende Erhebungen (254 in Fig. 3) der Kopplungsgeometrie 252.
Es sei darauf hingewiesen, dass dem auf dem Gebiet von Bohrschraubern tätigen Fachmann die Funktionsweise einer Drehmomentkupplung im Übrigen aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt ist, sodass hier zwecks Knappheit der Beschreibung auf eine eingehendere Beschreibung der Funktionsweise der Drehmomentkupplung 160 verzichtet werden kann.
Fig. 3 zeigt eine Explosionsansicht eines Teils des Ausschnitts 220 von Fig. 1 bzw. Fig. 2. Dementsprechend verfügt das im Wesentlichen hohlzylindrische Hohlrad 190 der Begrenzungseinheit 230 der Drehmomentkupplung 160 über eine Innenverzahnung 185 und an der Stirnseite 236 des Hohlrads 190 ist die Kopplungsgeometrie 252 ausgeformt. Die Kopplungsgeometrie 252 weist hier lediglich exemplarisch sechs gleichartige Erhebungen auf, deren Querschnittsgeometrie exemplarisch in etwa der eines gleichschenkligen Trapezes entspricht und von denen beispielhaft zwei Erhebungen 254, 256 bezeichnet sind. Die sechs umfangsseitig gleichmäßig zueinander beabstandet ausgebildeten Erhebungen sind in axialer Richtung den kugelförmigen Rastkörpern zugewandt, von denen aus Gründen der besseren zeichnerischen Übersicht halber ebenfalls nur der Rastkörper 250 und ein zu diesem umfangsseitig benachbarter Rastkörper 251 bezeichnet sind.
Das bevorzugt zumindest im Wesentlichen scheibenförmige Übertragungselement 240 verfügt über eine zentrische Ausnehmung 264, an deren Innenrand 266 sechs radial einwärts gerichtete sowie jeweils ungefähr V-förmige Vorsprünge ausgebildet sind, von denen lediglich zwei Vorsprünge 270, 272 der besseren zeichnerischen Übersicht halber bezeichnet sind. Die Anzahl der Vorsprünge entspricht bevorzugt der Anzahl der verwendeten Druckfedern. Alternativ hierzu entspricht z.B. bei Verwendung einer einzelnen, zur Antriebswelle 120 von Fig. 1 konzentrisch angeordneten Druckfeder die Anzahl der Vorsprünge der Anzahl der Rastkörper.
Jeder der sechs Vorsprünge weist eine Aussparung 260 auf, die den jeweiligen Vorsprung in axialer Richtung vollständig durchsetzt, wobei die Aussparungen hier jeweils als kreisrunde Öffnungen bzw. Bohrungen ausgeführt sind. Von den hier insgesamt sechs Öffnungen sind lediglich zwei Öffnungen 262, 263 bezeichnet. Jeder Vorsprung dient dabei als ein erstes Auf- bzw. Widerlager für jeweils eine Druckfeder, von denen hier lediglich die Druckfedern 232 sowie eine weitere, umfangsseitige an diese anschließende Druckfeder 233 bezeichnet ist. Der Federelementhalter 238 stellt ein zweites Auf- bzw. Widerlager für die Druckfedern dar.
Der Federelementhalter 238 verfügt zu diesem Zweck über einen in etwa kreisringförmigen Grundkörper 239, an dessen nicht bezeichneten Innenrand hier beispielhaft sechs parallel zu einer Längsmittelachse 302 der Drehmomentkupplung 160 verlaufende Haltestege ausgebildet sind, von denen nur zwei Haltestege 280, 282 bezeichnet sind. Die Haltestege des Federelementhalters 238 sind umfangsseitig gleichmäßig zueinander beabstandet an dem Innenrand des Federelementhalters 238 angeordnet. Jeder Haltesteg verfügt an seinem in Richtung des Einstellrings 242 weisenden freien Ende über eine radial einwärts gerichtete, näherungsweise halbkreisförmige Lasche, von denen zwei Laschen 284, 286 bezeichnet sind und die als ein zweites Auf- bzw. Widerlager für jeweils eine der Druckfedern fungieren. Die Anzahl der Laschen entspricht bevorzugt der Anzahl der verwendeten Druckfedern.
Mit Hilfe des Einstellrings 242 wird die axiale Position des Federelementhalters 238 und damit das von der Drehmomentkupplung 160 bis zum Ansprechen maximal übertragbare Drehmoment eingestellt. Der Einstellring 242 verfügt bevorzugt über einen näherungsweise hohlzylindrischen Grundkörper 248 mit dem innenumfänglich ausgebildeten Eingreifelement 244, das hier als ein Innengewinde 249 ausgeführt ist. An seinem Außenumfang befindet sich ein radial auswärts gerichteter, quaderförmiger Mitnehmer 290 zur drehfesten Ankopplung des Bedienelements 165 bzw. der Drehmomenteinstellhülse.
Abweichend von den hier lediglich dargestellten sechs Erhebungen der Kopplungsgeometrie 252 des Hohlrads 190, den sechs kugelförmigen Rastkörpern, den sechs radial einwärts gerichteten Laschen des Übertragungselements 240, den sechs Druckfedern sowie den sechs Vorsprüngen bzw. Haltestegen des Federelementhalters 238 kann eine von 6 abweichende Anzahl vorgesehen sein.
Fig. 4 zeigt den Ausschnitt 220 der Handwerkzeugmaschine 100 von Fig. 1 gem. Fig. 2. Im Gegensatz zu Fig. 2 weist die mindestens eine Aussparung 260 nun jedoch bevorzugt eine mehreckige Grundfläche 268 auf und der mindestens eine Rastkörper 250 ist bevorzugt zylinder- bzw. walzenförmig ausgebildet und greift zumindest abschnittsweise in die mindestens eine Aussparung 260 ein. Hierbei ist eine umfangsseitige Breite der mindestens einen Aussparung 260 bevorzugt kleiner als ein Durchmesser Dz des mindestens einen zylinder- bzw. walzenförmigen Rastkörpers 250, bevorzugt kleiner als das 0,9-fache von D_z. Die umfangsseitige Breite der mindestens einen Aussparung 260 definiert hierbei eine Ausdehnung der Aussparung 260 in eine mögliche Drehrichtung der Antriebsspindel 120 gesehen. Darüber hinaus ist die radiale Ausdehnung der mindestens einen Aussparung 260 bevorzugt größer als eine entsprechende Zylinderhöhe des mindestens einen zylinder- bzw. walzenförmigen Rastkörpers 250.

Claims

Handwerkzeugmaschine (100) mit einem Getriebe (170) und einer Drehmomentkupplung (160), die eine dem Getriebe (170) zugeordnete Begrenzungseinheit (230) aufweist, der ein von mindestens einem Federelement (234) beaufschlagtes Übertragungselement (240) zugeordnet ist, wobei eine Momentenhöhe der Drehmomentkupplung (160) über ein von einem Benutzer betätigbares Bedienelement (165) zumindest innerhalb vorgegebener Grenzen einstellbar ist, wobei die Begrenzungseinheit (230) mindestens einen Rastkörper (250, 251) aufweist, der in axialer Richtung der Drehmomentkupplung (160) zumindest abschnittsweise in das Übertragungselement (240) eingreift, wobei das Übertragungselement (240) mindestens eine Aussparung (260) zur zumindest abschnittsweise axialen Aufnahme des mindestens einen Rastkörpers (250, 251) aufweist und die mindestens eine Aussparung (260) nach Art einer Öffnung (262, 263) ausgebildet ist und der mindestens eine Rastkörper (250, 251) kugelförmig ausgebildet ist, wobei der mindestens eine kugelförmige Rastkörper (250, 251) zumindest abschnittsweise in die Öffnung (262, 263) eingreift, oder die mindestens eine Aussparung (260) eine mehreckige Grundfläche (268) aufweist und der mindestens eine Rastkörper (250) zylinderförmig ausgebildet ist, wobei der mindestens eine zylinderförmige Rastkörper (250) zumindest abschnittsweise in die mindestens eine Aussparung (260) eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser (D_A) der mindestens einen Aussparung (260) kleiner als ein Durchmesser (D_K) des mindestens einen kugelförmigen Rastkörpers (250, 251) ist oder eine umfangsseitige Breite der mindestens einen Aussparung (260) kleiner als ein Durchmesser (Dz) des mindestens einen zylinderförmigen Rastkörpers (250) ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (170) mindestens ein Hohlrad (190) aufweist, die Begrenzungseinheit (230) mindestens drei Rastkörper (250, 251) sowie eine stirnseitig an dem Hohlrad (190) ausgebildete Kopplungsgeometrie (252) aufweist und das Übertragungselement (240) mindestens drei Aussparungen (260) aufweist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (240) scheibenförmig ausgebildet ist und mindestens drei radial einwärts gerichtete Vorsprünge (270, 272) aufweist, in denen jeweils eine der mindestens drei Aussparungen (260) ausgebildet ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (234) mindestens eine Druckfeder (232, 233) aufweist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (170) nach Art eines Planetengetriebes (171) ausgebildet ist und mindestens ein Hohlrad (190) aufweist, wobei der mindestens eine Rastkörper (250, 251) mittels des Übertragungselements (240) gegen das Hohlrad (190) axial kraftbeaufschlagt ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Rastkörper (250, 251) zum Abrollen an dem Hohlrad (190) ausgebildet ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das von dem Benutzer betätigbare Bedienelement (165) dazu ausgebildet ist, eine Einstellung einer von dem mindestens einen Federelement (234) ausgeübten Federkraft zu ermöglichen.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (240) als ein Druckblech ausgebildet ist.