Beschreibung
Titel
Handwerkzeugmaschine mit einem Antriebsmotor und einem Getriebe Die Erfindung bezieht sich auf eine Handwerkzeugmaschine mit einem Antriebsmotor und einem Getriebe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 .
Stand der Technik In der DE 10 2006 020 172 A1 wird eine Handwerkzeugmaschine beschrieben, die in einem Gehäuse einen elektrischen Antriebsmotor aufweist, deren Antriebsbewegung über ein Getriebe auf das Werkzeug übertragen wird. Der elektrische Antriebsmotor ist in einem Motorgehäuse aufgenommen, das mit einem Getriebegehäuse zur Aufnahme des Getriebes verbunden ist. Im Fügebereich zwischen Motor- und Getriebegehäuse befindet sich ein Dichtungselement, das aus zwei Halbringen aus thermoplastischem Elastomer besteht, welches benachbart zum Fügebereich an die Stirnseite des Motorgehäuses angespritzt ist. Die Halbringe dienen außerdem zur Dämpfung des Getriebes und zur Abdichtung des Getrieberaums vom Motorraum.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen Schwingungen in einer Handwerkzeugmaschine zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Bei der erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine handelt es sich um eine handgeführte Werkzeugmaschine mit einem in einem Motorgehäuse angeordneten Antriebsmotor, insbesondere mit einem elektrischen Antriebsmotor, der mit
einem Getriebe gekoppelt ist, über das die Antriebsbewegung des Motors auf das anzutreibende Werkzeug übertragen wird. Zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebe ist eine bewegungsübertragende Baueinheit angeordnet, über die zumindest teilweise eine Entkopplung zwischen Antriebsmotor und Getriebe er- reicht wird. Die Entkopplung erfolgt in Achsrichtung, also in Richtung der Motorlängsachse, und/oder in Radialrichtung, also quer zur Motorlängsachse. Es wird insbesondere zumindest teilweise eine Schwingungsentkopplung über die bewegungsübertragende Baueinheit erzielt. Über die Baueinheit ist aber auch ein Toleranzausgleich möglich, beispielsweise dergestalt, dass Abweichungen in der koaxialen Ausrichtung von Achsen der Motors und des Getriebes über die Baueinheit kompensiert werden können.
Des Weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens zwei Elastomerelemente an die Innenseite des Motorgehäuses angespritzt sind, die Elasto- merlager zur Lagerung des Antriebsmotors im Motorgehäuse bilden. Über die
Elastomerlager kann der Motor in einfacher Weise im Motorgehäuse gelagert werden, es sind insbesondere über die Elastomerlager hinausgehend keine weiteren Lagerteile erforderlich. Das Anspritzen der Elastomerlager an der Innenseite des Motorgehäuses ist problemlos durchzuführen. Außerdem ist die Montage vereinfacht, da das Motorlager kein separates Bauteil darstellt, sondern in das
Motorgehäuse integriert ist. Das Elastomerlager entkoppelt zumindest teilweise die vom Motor ausgehenden Schwingungen vom Motorgehäuse.
Insgesamt wird über die erfindungsgemäße Ausführung eine Schwingungsent- kopplung in mehrfacher Hinsicht erzielt. Zum einen erhält man über die zwischengeschaltete Baueinheit eine zumindest teilweise Schwingungsentkopplung zwischen Getriebe und Motor, welche beidseitig wirksam ist, so dass sowohl von der Getriebeseite ausgehende Schwingungen oder Stöße bzw. Schläge nur in reduzierter weise auf den Motor weitergegeben werden als auch in Gegenrich- tung Motorschwingungen nur in reduzierter Weise sich auf das Getriebe und somit auf das Werkzeug fortpflanzen. Diese Entkopplung im Antriebsstrang erfolgt zumindest in einer Richtung, also entweder in Achsrichtung oder in Radialrichtung, zweckmäßigerweise jedoch in beide Richtungen. Die weitere wirksame Schwingungsentkopplung wird über die in einfacher Weise anzubringende Motorlagerung mittels der Elastomerlager erzielt. Die Schwin-
gungsentkopplung besteht zwischen dem Antriebsmotor und dem umgreifenden Motorgehäuse, in welchem der Antriebsmotor gelagert ist.
Mindestens eines der Elastomerlager ist zumindest teilringförmig ausgebildet und erstreckt sich in Umfangsrichtung des Motorgehäuses. Für den Fall, dass das
Motorgehäuse aus zwei Halbschalen zusammengesetzt ist, besteht zweckmäßigerweise jedes Elastomerlager aus zwei Halbkreisen, von denen jeweils ein Halbkreis pro Halbschale angeordnet ist. Im zusammengesetzten Zustand schließen sich die beiden Halbkreise pro Elastomerlager zu einem geschlosse- nen Kreis zusammen, so dass eine umfangsseitige Dämpfung über das Elastomerlager erreicht wird.
Grundsätzlich möglich sind aber auch sonstige geometrische Ausführungen der Elastomerlager, beispielsweise dergestalt, dass die Elastomerlager nicht kreis- förmig ausgeführt sind, sondern an der zu lagernden Stelle in Achs- und Umfangsrichtung begrenzt ausgebildet sind, insbesondere bei Motor-Halbschalen sich in Umfangsrichtung nur über einen Winkelbereich kleiner als 180° erstrecken, so dass im zusammengesetzten Zustand kein geschlossener Kreis, sondern nur eine kreisförmige Lagerstelle mit Unterbrechungen gebildet ist.
Um eine sichere Verbindung des anzuspritzenden Elastomers mit dem Motorgehäuse zu erreichen, kann es zweckmäßig sein, die Elastomerlager in gehäuse- seitige Ausnehmungen und/oder Erhebungen ein- bzw. aufzuspritzen, wodurch der Widerstand gegen Abrieb und ein versehentliches Lösen des Elastomers vom Gehäuse erhöht wird. Im Falle einer Ausnehmung in der Gehäuseschale des Motorgehäuses ist außerdem zweckmäßig, dass das Elastomer sich von der Innenseite zur Außenseite durch das Motorgehäuse hindurcherstreckt und mit weiteren Elastomerteilen einteilig verbunden ist, die sich an der Gehäuseaußenseite befinden. Eine derartige einteilige Ausführung kommt auch mit zusätzlichen Elastomerabschnitten an der Gehäuseinnenwand in Betracht. Diese Ausführung hat den fertigungstechnischen Vorteil, dass beim Anspritzen nur ein gemeinsamer Anspritzpunkt erforderlich ist, um das Elastomer an den gewünschten Stellen an der Innenseite und der Außenseite des Motorgehäuses anzubringen. Das Elastomerlager kann an der Gehäuseinnenseite eine radial nach innen gerichtete Erhebung aufweisen, die eine Kontaktstelle zur Abstützung und Lage-
rung des Antriebsmotors bildet. Auf diese Weise wird die Abstützung auf eine verkleinerte Fläche des Elastomerlagers reduziert, was den Vorteil hat, dass aufgrund der reduzierten Auflagefläche die für die Montage bzw. das Fügen erforderlichen Kräfte reduziert sind, da nur an einer geringeren Fläche das Elasto- mermaterial verdrängt bzw. komprimiert werden muss. Beispielsweise sind im
Falle von kreisringförmigen Elastomerlagern über den Umfang verteilt vier Erhebungen als Kontakt- bzw. Abstützstellen vorgesehen.
Es kann zweckmäßig sein, an der Gehäuseinnenseite des Motorgehäuses einen Anschlag auszubilden, an dem das Elastomerlager unmittelbar anliegt. Der Anschlag dient zur axialen Abstützung des gelagerten Motors, wobei in der montierten Position das Elastomerlager zwischen dem Motor und dem Anschlag am Gehäuse liegt und dadurch seine dämpfende Wirkung entfalten kann. Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist mindestens eines der E- lastomerlager mit einer sich in Achsrichtung erstreckenden Einführschräge verbunden, die ebenfalls aus Elastomermaterial besteht und an die Gehäuseinnenseite angespritzt ist. Die Einführschräge ist somit einteilig mit dem Elastomerlager ausgebildet. Die Einführschräge erlaubt ein erleichtertes axiales Einführen des Motors bis zur endgültigen Montageposition.
Als Elastomermaterial wird vorzugsweise ein thermoplastisches Elastomer verwendet, welches die für eine Motorlagerung erforderlichen schwingungsdämp- fenden Eigenschaften besitzt.
Die zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebe angeordnete Baueinheit ist gemäß bevorzugter Ausführung als eine Lüftereinheit ausgebildet, die ein Lüfterrad umfasst, wobei zweckmäßigerweise auf die Motorwelle des Antriebsmotors eine Zahnhülse aufgesetzt ist, die das Lüfterrad antreibt. Die Kopplung zwischen Zahnhülse auf der Motorwelle und Lüfterrad erfolgt hierbei in der Weise, dass zumindest ein Axialspiel, gegebenenfalls aber auch ein Radialspiel zwischen Zahnhülse und Lüfterrad gegeben ist, wodurch eine Schwingungsentkopplung in Achs- bzw. Radialrichtung erreicht werden kann. Insbesondere bei einem axialen Spiel zwischen Zahnhülse und Lüfterrad werden in Achsrichtung wirkende Schwingungen und Stöße nur in reduzierter Weise zwischen Getriebe und Motor
übertragen, wobei diese axiale Entkopplung die Bewegungsübertragung von der Motorwelle auf das Getriebe nicht einschränkt.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 eine als Akkuwinkelschleifer ausgeführte Elektrohandwerkzeugmaschine in perspektivischer Darstellung, Fig. 2 die Handwerkzeugmaschine im Schnitt,
Fig. 3 in Explosionsdarstellung zwei Gehäuseschalen des Motorgehäuses mit zwischenliegendem elektrischen Antriebsmotor, Fig. 4 die Elastomerabschnitte an einer Gehäuseschale in Einzeldarstellung einschließlich zweier teilringförmiger Elastomerlager,
Fig. 5 eine Ansicht auf die Gehäuseinnenseite einer Motorhalbschale, dargestellt aus zwei verschiedenen Perspektiven,
Fig. 6 eine Motorhalbschale mit darin integriertem elektrischem Antriebsmotor,
Fig. 7 eine Draufsicht auf ein Lüfterrad, das zwischen den Antriebsmotor und das Getriebe einzubauen ist,
Fig. 8 das Lüfterrad im Schnitt.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der in Fig. 1 dargestellten Elektrohandwerkzeugmaschine 1 handelt es sich um einen Akkuwinkelschleifer mit einem Motorgehäuse 2 zur Aufnahme eines e- lektrischen Antriebsmotors, einem Getriebegehäuse 3 zur Aufnahme eines Getriebes, welches mit dem Antriebsmotor wirkverbunden ist, und einem als Schleifscheibe ausgebildeten Werkzeug 4. Das Werkzeug 4 ist von einer mit dem Ge- häuse verbundenen Schutzhaube 5 teilweise übergriffen. Die elektrische Stromversorgung erfolgt über ein im hinteren Teil angeordnetes, sich an das Motorge-
häuse 2 anschließendes Akku-Pack 6. Im vorderen, dem Getriebegehäuse 3 benachbarten Abschnitt befindet sich am Motorgehäuse 2 ein Schalter 7 zum Ein- und Ausschalten des elektrischen Antriebsmotors. Zum besseren Führen und Handhaben ist die Außenseite des Motorgehäuses teilweise mit einer Beschich- tung aus einem Elastomer, insbesondere einem thermoplastischen Elastomer
(TPE) versehen. Des Weiteren ist am Gehäuse ein Zusatzhandgriff 8 angeordnet, der seitlich absteht. Das Motorgehäuse 2 ist zweiteilig aufgebaut und um- fasst zwei zusammenzusetzende Gehäuseschalen 2a und 2b. Wie der Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 zu entnehmen, ist in dem Motorgehäuse
2 der elektrische Antriebsmotor 10 aufgenommen, der mit dem Getriebe 1 1 im Getriebegehäuse 3 bewegungsgekoppelt ist. Das Getriebe 1 1 treibt die Abtriebsbzw. Werkzeugwelle 13 auf, an deren Stirnseite das Werkzeug 4 lösbar zu befestigen ist. Die Werkzeugwelle 13 liegt orthogonal zur Motorwelle 12 des elektri- sehen Antriebsmotors 10.
Die Bewegungsübertragung zwischen Antriebsmotor und Getriebe erfolgt über eine Lüftereinheit, die ein Lüfterrad 15 umfasst, das auf einer Welle 16 drehfest aufsitzt. Auf die Motorwelle 12 wird eine Zahnhülse 10 drehfest aufgeschoben, die das koaxial angeordnete Lüfterrad 15 antreibt. Der Eingriff zwischen der
Zahnhülse 14 und dem Lüfterrad 15 erfolgt in der Weise, dass zwischen diesen Bauteilen ein Axialspiel, gegebenenfalls zusätzlich auch ein Radialspiel gegeben ist. Die Welle 16, die koaxial zur Motorwelle 12 ausgerichtet ist, ist über Kugellager
17 drehbar im Getriebegehäuse 3 gelagert. Auf der der Motorwelle 12 abgewandten Seite trägt die Welle 16 ein Kegelrad 18, das mit einem Tellerrad 19 in Eingriff steht, welches fest mit der Werkzeugwelle 13 verbunden ist. Das Getriebe 1 1 umfasst somit das Kegelrad 18 und das Tellerrad 19.
Die Lagerung des elektrischen Antriebsmotors 10 im Motorgehäuse 2 erfolgt ü- ber Elastomerlager 20 und 21 , die im vorderen bzw. hinteren Bereich des Motorgehäuses 2 an die Innenseite angespritzt sind. Die Elastomerlager 20 und 21 bestehen aus einem thermoplastischen Elastomer (TPE), die Motorlagerung erfolgt ausschließlich über das vordere und das hintere Elastomerlager 20 bzw. 21 . Die
Elastomerlager 20, 21 sind jeweils kreisförmig ausgeführt und erstrecken sich in Umfangsrichtung an der Innenseite des Motorgehäuses 2.
In der Explosionsdarstellung gemäß Fig. 3 ist zu erkennen, dass die vorderen und hinteren Elastomerlager 20 bzw. 21 jeweils aus teilkreisförmigen Abschnitten pro Halbschale 2a, 2b bestehen. Im zusammengesetzten Zustand ergänzen sich die teilkreisförmigen Abschnitte zu jeweils einem gemeinsamen vorderen bzw. hinteren kreisförmigen Elastomerlager 20, 21 . Hierbei kommen sowohl Ausführungen in Betracht, in denen jeder teilkreisförmige Abschnitt ein Halbkreis be- schreibt, so dass insgesamt ein ringförmiges Elastomerlager erreicht wird, als auch Ausführungen, in denen sich die Abschnitte pro Halbschale nur über einen Winkelbereich kleiner als 180° erstrecken, so dass im zusammengesetzten Zustand die Elastomerlager keinen durchgehenden Ring bilden, sondern zwischen den teilringförmigen Elastomerabschnitten Lücken in Form von Winkelsegmenten klaffen. In Betracht kommen auch gemischte Ausführungen, bei denen nur eines der Elastomerlager vollständig ringförmig und das andere Elastomerlager mit zwei teilkreisförmigen Abschnitten jeweils kleiner als 180° ausgeführt sind.
Wie Fig. 3 in Verbindung mit Fig. 4 zu entnehmen, ist in das hintere Elastomerla- ger 21 eine Ausnehmung 22 eingebracht, durch die sich eine Erhebung an der
Gehäuseinnenseite des Motorgehäuses erstreckt. Das Elastomerlager 21 wird um die Erhebung gespritzt, wodurch eine bessere Verbindung zwischen dem aufgespritzten Elastomer und der Gehäuseinnenseite erreicht wird. Auf diese Weise wird im Bereich der Elastomerlagerung ein radialer Anschlag gebildet, der aber nur dann zum Tragen kommt, wenn das Gerät starken Schlägen ausgesetzt ist. Der radiale Anschlag begrenzt den Bewegungsspielraum des Motors im Gerät. Im Normalbetrieb liegt der Motor nur am Elastomerlager an, bei einem Stoß kann der Motor kurzzeitig auch am gehäuseseitigen Anschlag anlie- gen. Nach dem Stoß liegt der Motor wieder nur am Elastomerlager an.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, weist die radial nach innen weisende Seite des teilringförmigen hinteren Elastomerlagers 21 zueinander beabstandete Erhebungen 23 und 24 auf, die sich gegenüber der sonstigen Innenseite des Elastomerlagers ra- dial nach innen erheben. Diese Erhebungen 23 und 24 bilden Kontaktstellen, an denen im montierten Zustand der Antriebsmotor auf Kontakt liegt. Auf diese Wei-
se wird eine reduzierte Kontaktfläche zwischen dem hinteren Elastomerlager 21 und dem Motor erreicht, wodurch die Kräfte, welche für die Montage erforderlich sind, reduziert werden. In entsprechender Weise kann auch das vordere Elastomerlager 20 mit derartigen Erhebungen, die Kontaktstellen bilden, ausgestattet sein.
Wie Fig. 4 weiter zu entnehmen, können die Elastomerlager mit weiteren E- lastomerabschnitten einteilig ausgebildet sein. Diese weiteren Elasto- merabschnitte können sowohl auf die Gehäuseinnenseite als auch auf die Gehäuseaußenseite aufgebracht sein. Für eine einteilige Ausführung, beispielsweise des vorderen Elastomerlagers 20 mit der auf die Außenseite aufgebrachten Beschichtung 9, erstreckt sich das Elastomer durch eine Ausnehmung in der Gehäuseschale hindurch, so dass eine Elastomerverbindung zwischen Innenseite und Außenseite des Gehäuses gegeben ist.
Fig. 5 zeigt zwei Darstellungen der Innenseite einer Gehäuseschale aus verschiedenen Perspektiven. Das vordere Elastomerlager 20 ist axial zur Vorderseite des Motorgehäuses an Anschlägen 25 abgestützt, die an der Gehäuseinnen- seite ausgebildet sind. Mit dem Einführen des Antriebsmotors in das Motorgehäuse wird das vordere Elastomerlager 20 gegen die Anschläge 25 gepresst. Auch die Anschläge 25 begrenzen den Bewegungsspielraum des Motors. Bei starken Stößen oder Schlägen kann der Motor kurzzeitig in unmittelbare Anlage mit den gehäuseseitigen Anschlägen 25 gelangen, wohingegen im normalen Be- trieb der Motor nur am Elastomerlager anliegt und keinen direkten Kontakt zu den Anschlägen 25 aufweist.
Wie der rechten Darstellung in Fig. 5 zu entnehmen, ist einteilig mit dem vorderen Elastomerlager 20 eine Einführschräge 26 ausgebildet, die sich in Achsrich- tung erstreckt und von dem vorderen Elastomerlager 20 axial nach hinten in
Richtung des hinteren Elastomerlagers 21 verläuft. Die Einführschräge ist in einen Kanal an der Innenwand des Motorgehäuses eingespritzt. Die Einführschräge 26 weist über ihre axiale Länge eine sich ändernde radiale Komponente auf, sie weist auf der dem vorderen Elastomerlager 20 abgewandten Seite einen grö- ßeren radialen Abstand zur Mittel- bzw. Motorlängsachse auf als im Bereich des
vorderen Motorlagers. Die sich ändernde radiale Komponente der Einführschräge 26 wird beispielsweise durch eine sich ändernde Wandstärke erreicht.
In Fig. 6 ist der Antriebsmotor 10 in montierter Lage im Motorgehäuse 2 darge- stellt. Das vordere Elastomerlager 20 wird durch die Beaufschlagung durch den
Motor 10 axial zusammengepresst, wobei die axialen Lagerkräfte von dem Anschlag an der Innenseite des Motorgehäuses aufgenommen werden. Entsprechende Anschläge 27 befinden sich auch im hinteren Teil des Motorgehäuses, die Anschläge 27 dienen zur axialen Abstützung nach hinten.
In Fig. 7 und 8 ist ein Lüfterrad 15 in Einzeldarstellung gezeigt, welches im zusammengebauten Zustand zwischen dem elektrischen Antriebsmotor und dem Getriebe angeordnet ist und die Antriebsbewegung des elektrischen Antriebsmotors auf das Getriebe und weiter auf das Werkzeug überträgt. In das Lüfterrad 15 ist ein sternförmiges Elastomerelement 29 integriert, das, wie der Schnittdarstellung gemäß Fig. 8 zu entnehmen, zwischen einer Nabe 28 und dem Hauptkörper 30 des Lüfterrades angeordnet ist. Die Verbindung der Nabe 28 mit dem Hauptkörper 30 erfolgt ausschließlich über das zwischenliegende Elastomerelement 29, welches insbesondere aus einem thermoplastischen Elastomer besteht. Die Nabe 28 weist eine Wellenaufnahme 31 auf, in der im montierten Zustand die
Zahnhülse 14 aufgenommen ist. In den Hauptkörper 30 ist ebenfalls eine Wellenaufnahme 32 integriert, die zur Aufnahme der Kegelradwelle 16 dient. Das Elastomerelement 29 liegt somit im kinematischen Übertragungsweg zwischen Antriebsmotor und Getriebe. Über das Elastomerelement 29 wird zumindest eine Teilentkopplung zwischen Motor und Getriebe erreicht, insbesondere dahingehend, dass Abweichungen der Koaxialität von Antriebswelle des Motors und Welle des Getriebes über die Nachgiebigkeit des Elastomerelementes ausgeglichen werden können. Das Elastomerelement 29 ist sowohl in Radialrichtung als auch in Achsrichtung nachgiebig ausgebildet. Zudem werden Schwingungen über das Elastomerelement 29 zumindest gedämpft, so dass ebenfalls in Radialrichtung und in Achsrichtung zumindest teilweise eine Schwingungsentkopplung gegeben ist.